MAT-02450 Fourier'n menetelmät, 4 op
Fourier Methods

Vastuuhenkilö

Merja Laaksonen

Opetus

Toteutuskerta Periodi Vastuuhenkilö Suoritusvaatimukset
MAT-02450 2018-01 3 Merja Laaksonen
Hyväksytysti suoritetut harjoitukset ja tentti.

Osaamistavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa muodostaa jaksolliselle funktiolle Fourier-sarjan, sekä reaalisen että kompleksisen version, ja osaa muuntaa näitä toisikseen. Opiskelija osaa tehdä jaksottomalle funktiolle Fourier-muunnoksen helpohkoissa esimerkkitapauksissa käyttäen Fourier-muunnoksen määritelmää ja perusominaisuuksia. Opiskelija osaa ennustaa toteutuuko Gibbsin ilmiö sarjan ja jatkuvan muunnoksen yhteydessä tietyissä helpohkoissa esimerkkitapauksissa. Opiskelija tuntee Diracin delta-funktion ja osaa käyttää sitä. Osaamistavoitteet saavutettuaan opiskelijalla on edellytykset ymmärtää, mihin edellä kuvattua tarvitaan. Fourier'n sarja on jaksollisen funktion taajuushajotelma ja Fourier'n muunnos on jaksottoman funktion taajuushajotelma. Käytännön tositilanteessa ei kuitenkaan ole noita matemaattisia funktioita ehkä olemassakaan, ei ainakaan käytettävissä, joten tarvitaan keino taajuushajotelman estimoimiseksi funktiosta otettujen näytearvojen perusteella. Keino on nimeltään diskreetti Fourier-muunnos. Sen laskemiseksi käytännössä riittävän nopeasti tarvitaan vielä nopea Fourier-muunnos, jonka keksiminen 1960-luvulla mullisti signaalinkäsittelyn ja on ollut sovelletun matematiikan kauaskantoisin algoritmi. Taajuushajotelma on tärkeä siksi, että sen kanssa on mahdollisuus suodattaa pois ei-toivotut taajuudet.

Sisältö

Sisältö Ydinsisältö Täydentävä tietämys Erityistietämys
1. Fourier-sarja: jaksolliset funktiot, sarjan kertoimet, erikoistapauksina parilliset ja parittomat funktiot, Gibbsin ilmiö.  Diriclet'n ehdot sarjan voimassaololle, äärellisellä välillä määritellyn funktion täydentäminen jaksolliseksi   
2. Kompleksinen Fourier-sarja, Parsevalin lause, sarja funktion taajuushajotelmana.     
3. Diskreetti Fourier-muunnos ja sen ominaisuudet.  Nopean Fourier-muunnoksen merkitys.   
4. Fourier'n muunnos jaksottomalle funktiolle: määritelmä ja perusominaisuudet, muunnos taajuushajotelmana.  Konvoluutio, Parsevalin lause, Dirac   

Ohjeita opiskelijalle osaamisen tasojen saavuttamiseksi

Arvosana määräytyy harjoitusten ja tentin perusteella. Läpipääsyyn vaaditaan aktiivinen osallistuminen harjoituksiin ja hyväksytysti suoritettu tentti. Hyväksymisraja tentissä on maksimista puolet tai alempi. Tentissä saatuja pisteitä voi parantaa harjoituksissa aktiivisesta osallistumisesta. Ydinaineksen hallitseminen hyvin riittää opintojakson läpäisemiseen arvosanalla 3. Arvosanan 4 saavuttamiseksi on osattava myös täydentävän tietämyksen asioita. Arvosanaa 5 varten on osattava täydentävän tietämyksen asioita hyvin.

Arvosteluasteikko:

Arvosteluasteikko on numeerinen (0-5)

Oppimateriaali

Tyyppi Nimi Tekijä ISBN URL Lisätiedot Tenttimateriaali
Opintomoniste     Merja Laaksonen       Monisteen saa toteutuskerran alkaessa Moodle-sivulta.   Ei   

Esitietovaatimukset

Opintojakso P/S Selite
MAT-01100 Insinöörimatematiikka X 1 Pakollinen    
MAT-01300 Insinöörimatematiikka X 3 Pakollinen    

Tietoa esitietovaatimuksista
tai muut vastaavat matematiikan peruskurssit. Suoritusmerkintää ei tarvitse olla, mutta asiat on osattava. Jos opiskelija ei osaa kompleksilukuja, trigonometriaa eikä integrointia, niin kurssi vaatii todella paljon töitä.



Vastaavuudet

Opintojakso Vastaa opintojaksoa  Selite 
MAT-02450 Fourier'n menetelmät, 4 op MAT-20451 Fourier'n menetelmät, 4 op  

Päivittäjä: Laaksonen Merja, 18.08.2018