EL teorema de convolución establece que bajo determinadas circunstancias, la Transformada de Fourier de una convolución es el producto punto de las transformadas. En otras palabras, la convolución en un dominio (por ejemplo el dominio temporal) es equivalente al producto punto (o interno) en el otro dominio (es decir dominio espectral).
Sean f y g dos funciones cuya convolución se expresa con f * g. (notar que el asterisco denota convolución en este contexto, y no multiplicación; a veces es utilizado también el símbolo \otimes). Sea \mathcal{F} el operador de la transformada de Fourier, con lo que \mathcal{F}[f] y \mathcal{F}[g] son las transformadas de Fourier de f y g, respectivamente.
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