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Cómo se calcula la transformada de Fourier paso a paso

La transformada de Fourier F(ω)=∫−∞∞f(t) e−2πi ωt dtF(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} f(t)\,e^{-2\pi i\,\omega t}\,dt es, a efectos de cálculo, una integral impropia con un parámetro ω\omega. Eso significa que se resuelve con las mismas técnicas de las integrales definidas, sin necesidad de tablas.

La simetría es la primera simplificación: si ff es par, la parte con sin⁡\sin es impar y se anula, dejando F(ω)=∫−∞∞f(t) cos⁡(2πωt) dtF(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} f(t)\,\cos(2\pi\omega t)\,dt. Si ff es causal (nula para t<0t<0, con un escalón de Heaviside), la integral arranca en 00 y suele ser elemental: la exponencial causal exp(-t)*Heaviside(t) sale por integración directa.

El caso más instructivo es la gaussiana e−t2e^{-t^2}: su integral de coseno no tiene primitiva elemental, y el camino pasa por derivar bajo el signo integral. Al derivar respecto de ω\omega e integrar por partes, la integral se reproduce a sí misma y aparece una ecuación diferencial separable, I′(ω)=−2π2ω I(ω),I'(\omega) = -2\pi^2\omega\,I(\omega), cuya solución es F(ω)=π e−π2ω2F(\omega) = \sqrt{\pi}\,e^{-\pi^2\omega^2}; la constante se fija con la integral de Gauss ∫−∞∞e−t2 dt=π\int_{-\infty}^{\infty} e^{-t^2}\,dt = \sqrt{\pi}. La gaussiana es, salvo constantes, un punto fijo de la transformada.

La calculadora de transformada de Fourier de MathOperator sigue exactamente este camino —simetría, causalidad y derivación bajo el signo cuando hace falta— con el desarrollo completo, e incluye una visualización de la señal enrollándose en el plano complejo. Los pares de uso común están en la tabla de Fourier.

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