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La intuición detrás de la convolución

Siempre me he preguntado acerca de la idea detrás de la convolución. Puedo conseguir lo que la definición de la convolución (y vi todas las animaciones), pero lo que no entiendo es cómo se relaciona con tantos temas de física. A mí me parece que en realidad no es un concepto intuitivo. Supongo que mi pregunta es - ¿cuáles fueron las ideas, los pensamientos de la persona que descubrió a la convolución?

Hace unos dos años leí un post en el blog acerca de convolución que lo explica bastante intuitiva, pero se me olvidó el nombre de la página web.

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MohammadSh Puntos 6

Bueno, aquí quiero dar sólo una intuición no toda la prueba y las nociones abstractas (convolución productos se definen en álgebra abstracta), así que es una buena manera de empezar con transformada de Fourier. Vamos a empezar con este teorema

$\hat{f}.\hat{g}=\mathcal{F}[\frac{1}{2\pi}f*g]$

donde $\hat{f}$ $\hat{g}$ son la transformada de Fourier de las funciones de $f$ $g$ respectivamente y $\mathcal{F}$ es la transformada de Fourier símbolo.

$\hat{f}=\frac{1}{2\pi}\int_{-\infty}^{\infty}f(x)e^{i\omega x}dx$

$\hat{g}=\frac{1}{2\pi}\int_{-\infty}^{\infty}g(x)e^{i\omega x}dx$

Sólo queremos saber ", Donde hizo de convolución fórmula?" Tan sólo tenemos que aceptar la identidad anterior y se extienden a ver qué pasa?

$\hat{f}.\hat{g}=\frac{1}{2\pi}\int_{-\infty}^{\infty}f(x)e^{i\omega x}dx .\frac{1}{2\pi}\int_{-\infty}^{\infty}g(x)e^{i\omega x}dx$

$=\frac{1}{4\pi^2}\int_{-\infty}^{\infty}f(x)e^{i\omega x}dx\int_{-\infty}^{\infty}g(x)e^{i\omega x}dx$

Ahora bien, si ampliamos el lado derecho de la primera ecuación mencionada, se obtiene:

$\frac{1}{2\pi}(\frac{1}{2\pi}\int_{-\infty}^{\infty}(f*g)e^{i\omega x}dx) = \frac{1}{4\pi^2}\int_{-\infty}^{\infty}(f*g)e^{i\omega x}dx$

En la igualdad en el plazo $\frac{1}{4\pi^2}$ es omitido de ambos lados y obtenemos:

$\int_{-\infty}^{\infty}f(x)e^{i\omega x}dx\int_{-\infty}^{\infty}g(x)e^{i\omega x}dx=\int_{-\infty}^{\infty}(f*g)e^{i\omega x}dx$

Ahora podemos preguntar, "¿Cómo podemos tener el producto de dos diferentes integrales en sólo una integral?" (Tenga en cuenta que la aceptación de la convolución y los teoremas de la transformada de Fourier tenemos aquí!).

Vamos a hacer más fácil la escritura de $\int_{\Omega}\phi d\mu(x) \int_{\Omega}\psi d\mu(x)$ y cómo podemos hacer en una integral. Sabemos de análisis real que podemos escribir la integral como:

$\int \phi d\mu = \sum_{1}^{n}a_j\mu(E_j)$ $\int \psi d\mu = \sum_{1}^{n}b_j\mu(E_j)$

donde $E_j$ son primarias de los conjuntos de dominio. Para facilitar la manipulación (esto es sólo una intuición, no una prueba de ello!) suponemos que para todos los $E_j$ tenemos $\phi(E_j)=a_j$ $\psi(E_j)=b_j$ y con la suposición de que $\mu(E_j)=\mu(E_i)=1$ todos los $i$ y $j$ ($\mu$ esta es la medida de los conjuntos de $E_j$), entonces podemos escribir

$\int \phi d\mu\int \psi d\mu = \sum_{1}^{n}a_j\mu(E_j)\sum_{1}^{n}b_j\mu(E_j)=$

$(a_1+a_2+\dots+a_n)(b_1+b_2+\dots+b_n)=$ $a_1(b_1+b_2+\dots+b_n)+a_2(b_1+b_2+\dots+b_n)+\dots+a_n(b_1+b_2+\dots+b_n)$

Durante el primer período de $a_1(b_1+b_2+\dots+b_n)$, podemos ver que $a_1$ se multiplica en todos los valores de la función $g$ y este proceso se repite para los otros términos. Esto es como la traducción de la función $f$ (calcular sus valores en $E_j$s) y luego se multiplica por la función de $g$ después de la suma de ellos (integrar la función de $f(x-t)g(x)$ sobre el dominio de traducción).

Ahora podemos entender el significado de la convolución: es una manera de tomar el producto de las dos integrales sólo en una integral, y para hacer eso, usted necesita traducir una función (como $f$) y luego multiplicarlo por el otro ($g$) y, a continuación, la suma de las multiplicaciones (integrar).

Cualquier comentario útil para completar la respuesta es muy apreciada.

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