基本概念
傅立葉級數把一個週期函數拆成不同頻率的正弦波與餘弦波之和——低頻項畫出大致輪廓,高頻項補上細節。許多常見的 週期函數都能這樣表示:
係數 表示各頻率成分在 中所占的比重;只取前 項相加,就得到對 的近似, 愈大貼合愈好。
互動說明
- 項數 N:以滑桿調整疊加項數,觀察圓周疊加如何逼近方波或二維週期軌道
- 一維/二維模式:切換波形與平面軌跡,對照同一組諧波在兩種呈現下的差異
建議順序:少量諧波 → 增加 N 觀察貼合 → 對照不連續邊緣的振盪。
觀察重點
- 足夠規則的週期軌跡可拆成多個基本頻率(圓運動)的疊加
- 函數愈平滑,係數衰減愈快,有限 N 的近似愈快貼近目標
- 在不連續處,項數增加仍留下約 9% 跳躍高度的吉布斯過衝