z matematycznego punktu widzenia zagadnienie dyskretnej reprezentacji sygnału sprowadza się do zagadnienia aproksymacji, czyli przybliżenia sygnału x(t) szeregiem typu
i=i
gdzie:
ut{t) - ustalone funkcje czasu (funkcje bazowe)
at - współczynniki szeregu (liczby rzeczywiste lub zespolone)
w pierwszej fazie procedury aproksymacyjnej wybiera się zbiór funkcji ut(t) o określonych właściwościach a następnie wyznacza się liczby a,, tak aby błąd aproksymacji był najmniejszy w sensie pewnego ustalonego kryterium miary błędu; z reguły funkcje «,(r) są dobierane w taki sposób, by ze wzrostem ich liczby {n) błąd aproksymacji malał; mówimy wówczas, że ciąg funkcji
n
n = 1,2,...
1=1
jest zbieżny w sensie ustalonego kryterium zbieżności do sygnału x(/)
13
można udowodnić, że dowolną odcinkami ciągłą, funkcję x(t),.spełniającą warunek
h
§\x(tf dt < co
'l
można rozwinąć w szereg względem funkcji bazowych u0(t),
tworzących układ liniowo niezależnych funkcji ortogonalnych, tak, że ze wzrostem ich liczby («) błąd aproksymacji maleje
funkcja x(t) spełniająca powyższy warunek nazywa się funkcją całkowalną z kwadratem; wszystkie sygnały stosowane w elektronice są całkowalne z kwadratem, gdyż warunek ten oznacza, że energia sygnału wydzielana na jednostkowym obciążeniu jest skończona
zbiór funkcji uQ(t), u{(t).....spełniający w przedziale <tvt2 > warunek
h
Jw= 0 dla i * j, gdzie i,j = 1,2,... nazywa się układem funkcji ortogonalnych