<?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE document PUBLIC "-//CNX//DTD CNXML 0.5 plus MathML//EN" "http://cnx.rice.edu/cnxml/0.5/DTD/cnxml_mathml.dtd">
<document xmlns="http://cnx.rice.edu/cnxml" xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="m10962">
  
  <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">DFT as a Matrix Operation</name>
  
  <metadata xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
  <md:version xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">2.4</md:version>
  <md:created xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">2002/12/12</md:created>
  <md:revised xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">2003/04/21</md:revised>
  <md:authorlist xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
      <md:author xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="nowak">
      <md:firstname xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Rob</md:firstname>
      <md:othername xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">"The Kid"</md:othername>
      <md:surname xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Nowak</md:surname>
      <md:email xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">nowak@rice.edu</md:email>
    </md:author>
  </md:authorlist>

  <md:maintainerlist xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
    <md:maintainer xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="liqun">
      <md:firstname xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Liqun</md:firstname>
      
      <md:surname xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Wang</md:surname>
      <md:email xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">liqun@rice.edu</md:email>
    </md:maintainer>
    <md:maintainer xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="nowak">
      <md:firstname xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Rob</md:firstname>
      <md:othername xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">"The Kid"</md:othername>
      <md:surname xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Nowak</md:surname>
      <md:email xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">nowak@rice.edu</md:email>
    </md:maintainer>
  </md:maintainerlist>
  
  <md:keywordlist xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
    <md:keyword xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">DFT</md:keyword>
    <md:keyword xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">FFT</md:keyword>
    <md:keyword xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">linear algebra</md:keyword>
    <md:keyword xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">matrix</md:keyword>
    <md:keyword xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">vector</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">This module introduces linear algebra, DFT, FFT, matrix and vector.</md:abstract>
</metadata>

  <content xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">   
    <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="sec1">
      <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Matrix Review</name>
      
      <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="para0">
	Recall: 
	
	<list xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="list1">
	  <item xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
	    Vectors in 
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:power/>
		<m:reals/>
		<m:ci>N</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:math>: 

	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:forall/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>
		    <m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mi>i</m:mi></m:msub>
		  </m:ci>
		</m:bvar>
		<m:condition>
		  <m:apply>
		    <m:in/>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mi>i</m:mi></m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:reals/>
		  </m:apply>
		</m:condition>
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:ci type="vector">x</m:ci>
		  <m:matrix>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mn>0</m:mn></m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mn>1</m:mn></m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>…</m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>x</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mi>N</m:mi>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		  </m:matrix>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	  </item>

	  <item xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
	    Vectors in 
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:power/>
		<m:complexes/>
		<m:ci>N</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:math>: 

	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:forall/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>
		    <m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mi>i</m:mi></m:msub>
		  </m:ci>
		</m:bvar>
		<m:condition>
		  <m:apply>
		    <m:in/>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mi>i</m:mi></m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:complexes/>
		  </m:apply>
		</m:condition>
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:ci type="vector">x</m:ci>
		  <m:matrix>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mn>0</m:mn></m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mn>1</m:mn></m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>…</m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>x</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mi>N</m:mi>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		  </m:matrix>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	  </item>
	  
	  <item xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
	    Transposition: 
	    
	    <list xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="list2" type="enumerated">
	      <item xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
		transpose:
		
		<m:math display="block">
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:apply>
		      <m:transpose/>
		      <m:ci type="vector">x</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:matrix>
		      <m:matrixrow>
			<m:ci>
			  <m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mn>0</m:mn></m:msub>
			</m:ci>
			<m:ci>
			  <m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mn>1</m:mn></m:msub>
			</m:ci>
			<m:ci>…</m:ci>
			<m:ci>
			  <m:msub><m:mi>x</m:mi>
			    <m:mrow>
			      <m:mi>N</m:mi>
			      <m:mo>-</m:mo>
			      <m:mn>1</m:mn>
			    </m:mrow>
			  </m:msub>
			</m:ci>
		      </m:matrixrow>
		    </m:matrix>
		  </m:apply>
		</m:math>
	      </item>

	      <item xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
		conjugate:

		<m:math display="block">
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:apply>
		      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#adjoint"/>
		      <m:ci type="vector">x</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:matrix>
		      <m:matrixrow>
			<m:apply>
			  <m:conjugate/>
			  <m:ci>
			    <m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mn>0</m:mn></m:msub>
			  </m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:conjugate/>
			  <m:ci>
			    <m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mn>1</m:mn></m:msub>
			  </m:ci>
			</m:apply>
			<m:ci>…</m:ci>
			<m:apply>
			  <m:conjugate/>
			  <m:ci>
			    <m:msub><m:mi>x</m:mi>
			      <m:mrow>
				<m:mi>N</m:mi>
				<m:mo>-</m:mo>
				<m:mn>1</m:mn>
			      </m:mrow>
			    </m:msub>
			  </m:ci>
			</m:apply>
		      </m:matrixrow>
		    </m:matrix>
		  </m:apply>
		</m:math>
	      </item>
	    </list>
	  </item>
	  
	  <item xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
	    <cnxn xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" document="m10755" strength="8">Inner product</cnxn>: 
	    
	    <list xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="list3" type="enumerated">
	      <item xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
		real: 
		<m:math display="block">
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:apply>
			<m:transpose/>
			<m:ci type="vector">x</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:ci type="vector">y</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:sum/>
		      <m:bvar><m:ci>i</m:ci></m:bvar>
		      <m:lowlimit>
			<m:cn>0</m:cn>
		      </m:lowlimit>
		      <m:uplimit>
			<m:apply>
			  <m:minus/>
			  <m:ci>N</m:ci>
			  <m:cn>1</m:cn>
			</m:apply>
		      </m:uplimit>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:ci>
			  <m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mi>i</m:mi></m:msub>
			</m:ci>
			<m:ci>
			  <m:msub><m:mi>y</m:mi><m:mi>i</m:mi></m:msub>
			</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>
	      </item>

	      <item xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
		complex: 

		<m:math display="block">
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:apply>
			<m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#adjoint"/>
			<m:ci type="vector">x</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:ci type="vector">y</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:sum/>
		      <m:bvar><m:ci>i</m:ci></m:bvar>
		      <m:lowlimit>
			<m:cn>0</m:cn>
		      </m:lowlimit>
		      <m:uplimit>
			<m:apply>
			  <m:minus/>
			  <m:ci>N</m:ci>
			  <m:cn>1</m:cn>
			</m:apply>
		      </m:uplimit>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:conjugate/>
			  <m:ci>
			    <m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mi>n</m:mi></m:msub>
			  </m:ci>
			</m:apply>
			<m:ci>
			  <m:msub><m:mi>y</m:mi><m:mi>n</m:mi></m:msub>
			</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>
	      </item>
	    </list>
	  </item>

	  <item xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
	    Matrix Multiplication: 

	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci type="matrix">A</m:ci>
		  <m:ci type="vector">x</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:matrix>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>a</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mn>0</m:mn>
			    <m:mn>0</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:msub></m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>a</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mn>0</m:mn>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:msub></m:ci>
		      <m:ci>…</m:ci>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>a</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mn>0</m:mn>
			    <m:mo>,</m:mo>
			    <m:mrow>
			      <m:mi>N</m:mi>
			      <m:mo>-</m:mo>
			      <m:mn>1</m:mn>
			    </m:mrow>
			  </m:mrow>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>a</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mn>1</m:mn>
			    <m:mn>0</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:msub></m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>a</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mn>1</m:mn>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:msub></m:ci>
		      <m:ci>…</m:ci>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>a</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mn>1</m:mn>
			    <m:mo>,</m:mo>
			    <m:mrow>
			      <m:mi>N</m:mi>
			      <m:mo>-</m:mo>
			      <m:mn>1</m:mn>
			    </m:mrow>
			  </m:mrow>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>⋮</m:ci>
		      <m:ci>⋮</m:ci>
		      <m:ci>…</m:ci>
		      <m:ci>⋮</m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>a</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mrow>
			      <m:mi>N</m:mi>
			      <m:mo>-</m:mo>
			      <m:mn>1</m:mn>
			    </m:mrow>
			    <m:mo>,</m:mo>
			    <m:mn>0</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>a</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mrow>
			      <m:mi>N</m:mi>
			      <m:mo>-</m:mo>
			      <m:mn>1</m:mn>
			    </m:mrow>
			    <m:mo>,</m:mo>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>…</m:ci>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>a</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mrow>
			      <m:mi>N</m:mi>
			      <m:mo>-</m:mo>
			      <m:mn>1</m:mn>
			    </m:mrow>
			    <m:mo>,</m:mo>
			    <m:mrow>
			      <m:mi>N</m:mi>
			      <m:mo>-</m:mo>
			      <m:mn>1</m:mn>
			    </m:mrow>
			  </m:mrow>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		  </m:matrix>
		  <m:matrix>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mn>0</m:mn></m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mn>1</m:mn></m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>…</m:ci>
		    </m:matrixrow>
		    <m:matrixrow>
		      <m:ci>
			<m:msub><m:mi>x</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mi>N</m:mi>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:matrixrow>
		  </m:matrix>
		</m:apply>
		<m:matrix>
		  <m:matrixrow>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>y</m:mi><m:mn>0</m:mn></m:msub>
		    </m:ci>
		  </m:matrixrow>
		  <m:matrixrow>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>y</m:mi><m:mn>1</m:mn></m:msub>
		    </m:ci>
		  </m:matrixrow>
		  <m:matrixrow>
		    <m:ci>…</m:ci>
		  </m:matrixrow>
		  <m:matrixrow>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>y</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mi>N</m:mi>
			  <m:mo>-</m:mo>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:mrow>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		  </m:matrixrow>
		</m:matrix>
	      </m:apply>
	    </m:math>

	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:ci>
		  <m:msub><m:mi>y</m:mi><m:mi>k</m:mi></m:msub>
		</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:sum/>
		  <m:bvar><m:ci>n</m:ci></m:bvar>
		  <m:lowlimit>
		    <m:cn>0</m:cn>
		  </m:lowlimit>
		  <m:uplimit>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>N</m:ci>
		      <m:cn>1</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:uplimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>a</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mi>k</m:mi>
			  <m:mo>⁢</m:mo>
			  <m:mi>n</m:mi>
			</m:mrow>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>x</m:mi><m:mi>n</m:mi></m:msub>
		    </m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	  </item>

	  <item xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
	    Matrix Transposition:

	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:transpose/>
		  <m:ci type="matrix">A</m:ci>
		</m:apply>
		<m:matrix>
		  <m:matrixrow>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>a</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mn>0</m:mn>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:mrow>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>a</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mn>1</m:mn>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:mrow>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci>…</m:ci>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>a</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mrow>
			    <m:mi>N</m:mi>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			  <m:mo>,</m:mo>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:mrow>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		  </m:matrixrow>
		  <m:matrixrow>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>a</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mn>0</m:mn>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:mrow>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>a</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mn>1</m:mn>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:mrow>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci>…</m:ci>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>a</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mrow>
			    <m:mi>N</m:mi>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			  <m:mo>,</m:mo>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:mrow>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		  </m:matrixrow>
		  <m:matrixrow>
		    <m:ci>⋮</m:ci>
		    <m:ci>⋮</m:ci>
		    <m:ci>…</m:ci>
		    <m:ci>⋮</m:ci>
		  </m:matrixrow>
		  <m:matrixrow>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>a</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mn>0</m:mn>
			  <m:mo>,</m:mo>
			  <m:mrow>
			    <m:mi>N</m:mi>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:mrow>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>a</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mn>1</m:mn>
			  <m:mo>,</m:mo>
			  <m:mrow>
			    <m:mi>N</m:mi>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:mrow>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:ci>…</m:ci>
		    <m:ci>
		      <m:msub><m:mi>a</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mrow>
			    <m:mi>N</m:mi>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			  <m:mo>,</m:mo>
			  <m:mrow>
			    <m:mi>N</m:mi>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mn>1</m:mn>
			  </m:mrow>
			</m:mrow>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		  </m:matrixrow>
		</m:matrix>
	      </m:apply>
	    </m:math>

	    Matrix transposition involved simply swapping the rows
	    with columns.
        
	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#adjoint"/>
		  <m:ci type="matrix">A</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:conjugate/>
		  <m:apply>
		    <m:transpose/>
		    <m:ci type="matrix">A</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>

	    The above equation is Hermitian transpose.

	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:selector/>
		  <m:apply>
		    <m:transpose/>
		    <m:ci type="vector">A</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:ci>k</m:ci>
		  <m:ci>n</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:selector/>
		  <m:ci type="vector">A</m:ci>
		  <m:ci>n</m:ci>
		  <m:ci>k</m:ci>
		</m:apply>		
	      </m:apply>
	    </m:math>

	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:selector/>
		  <m:apply>
		    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#adjoint"/>
		    <m:ci type="matrix">A</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:ci>k</m:ci>
		  <m:ci>n</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:selector/>
		  <m:apply>
		    <m:conjugate/>
		    <m:ci type="vector">A</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:ci>n</m:ci>
		  <m:ci>k</m:ci>
		</m:apply>		
	      </m:apply>
	    </m:math>
	    
	  </item>
	</list>
      </para>
    </section>

    <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="sec2">
      <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Representing DFT as Matrix Operation</name>

      <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="para2">
	Now let's represent the <cnxn xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" document="m10249" strength="8">DFT</cnxn> in vector-matrix notation.

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector">x</m:ci>
	    <m:matrix>
	      <m:matrixrow>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn" class="discrete">x</m:ci>
		  <m:cn>0</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:matrixrow>
	      <m:matrixrow>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn" class="discrete">x</m:ci>
		  <m:cn>1</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:matrixrow>
	      <m:matrixrow>
		<m:ci>…</m:ci>
	      </m:matrixrow>
	      <m:matrixrow>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn" class="discrete">x</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>N</m:ci>
		    <m:cn>1</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:matrixrow>
	    </m:matrix>
	  </m:apply>
	</m:math>

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector">X</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:in/>
	      <m:matrix>
		<m:matrixrow>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn" class="discrete">X</m:ci>
		    <m:cn>0</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:matrixrow>
		<m:matrixrow>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn" class="discrete">X</m:ci>
		    <m:cn>1</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:matrixrow>
		<m:matrixrow>
		  <m:ci>…</m:ci>
		</m:matrixrow>
		<m:matrixrow>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn" class="discrete">X</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>N</m:ci>
		      <m:cn>1</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:matrixrow>
	      </m:matrix>
	      <m:apply>
		<m:power/>
		<m:complexes/>
		<m:ci>N</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	Here <m:math><m:ci type="vector">x</m:ci></m:math> is the
	vector of time samples and <m:math><m:ci type="vector">X</m:ci></m:math> is the vector of DFT
	coefficients.  How are <m:math><m:ci type="vector">x</m:ci></m:math> and <m:math><m:ci type="vector">X</m:ci></m:math> related:

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn" class="discrete">X</m:ci>
	      <m:ci>k</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:sum/>
	      <m:bvar><m:ci>n</m:ci></m:bvar>
	      <m:lowlimit>
		<m:cn>0</m:cn>
	      </m:lowlimit>
	      <m:uplimit>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci>N</m:ci>
		  <m:cn>1</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:uplimit>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn" class="discrete">x</m:ci>
		  <m:ci>n</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:exp/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:apply>
			<m:divide/>
			<m:apply>
			  <m:times/>
			  <m:cn>2</m:cn>
			  <m:pi/>
			</m:apply>
			<m:ci>N</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:ci>k</m:ci>
		      <m:ci>n</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	where 

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci>
	      <m:msub><m:mi>a</m:mi>
		<m:mrow>
		  <m:mi>k</m:mi>
		  <m:mo>⁢</m:mo>
		  <m:mi>n</m:mi>
		</m:mrow>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
	      <m:apply>
		<m:exp/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:cn>2</m:cn>
			<m:pi/>
		      </m:apply>
		      <m:ci>N</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci>k</m:ci>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
	      <m:ci>
		<m:msub><m:mi>W</m:mi><m:mi>N</m:mi></m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci>k</m:ci>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	so 

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector">X</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci type="matrix">W</m:ci>
	      <m:ci type="vector">x</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	where <m:math><m:ci type="vector">X</m:ci></m:math> is the DFT
	vector, <m:math><m:ci type="matrix">W</m:ci></m:math> is the
	matrix and <m:math><m:ci type="vector">x</m:ci></m:math> the
	time domain vector.

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:selector/>
	      <m:ci type="matrix">W</m:ci>
	      <m:ci>k</m:ci>
	      <m:ci>n</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
	      <m:apply>
		<m:exp/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:cn>2</m:cn>
			<m:pi/>
		      </m:apply>
		      <m:ci>N</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci>k</m:ci>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector">X</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci type="matrix">W</m:ci>
	      <m:vector>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn" class="discrete">x</m:ci>
		  <m:cn>0</m:cn>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn" class="discrete">x</m:ci>
		  <m:cn>1</m:cn>
		</m:apply>
		<m:ci>…</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn" class="discrete">x</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>N</m:ci>
		    <m:cn>1</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:vector>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	IDFT:

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn" class="discrete">x</m:ci>
	      <m:ci>n</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:ci>N</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:sum/>
		<m:bvar><m:ci>k</m:ci></m:bvar>
		<m:lowlimit>
		  <m:cn>0</m:cn>
		</m:lowlimit>
		<m:uplimit>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>N</m:ci>
		    <m:cn>1</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:uplimit>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn" class="discrete">X</m:ci>
		    <m:ci>k</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:power/>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:imaginaryi/>
			<m:apply>
			  <m:divide/>
			  <m:apply>
			    <m:times/>
			    <m:cn>2</m:cn>
			    <m:pi/>
			  </m:apply>
			  <m:ci>N</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci>n</m:ci>
		      <m:ci>k</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	where 
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
	      <m:apply>
		<m:exp/>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:imaginaryi/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:cn>2</m:cn>
		      <m:pi/>
		    </m:apply>
		    <m:ci>N</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci>n</m:ci>
		<m:ci>k</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:conjugate/>
	      <m:apply>
		<m:power/>
		<m:ci>
		  <m:msub><m:mi>W</m:mi><m:mi>N</m:mi></m:msub>
		</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci>n</m:ci>
		  <m:ci>k</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:conjugate/>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
	      <m:ci>
		<m:msub><m:mi>W</m:mi><m:mi>N</m:mi></m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci>n</m:ci>
		<m:ci>k</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> is the matrix Hermitian transpose.  So, 

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector">x</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:ci>N</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#adjoint"/>
		<m:ci type="matrix">W</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:ci type="vector">X</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	where <m:math><m:ci type="vector">x</m:ci></m:math> is the time
	vector, 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:times/>
	    <m:apply>
	      <m:divide/>
	      <m:cn>1</m:cn>
	      <m:ci>N</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#adjoint"/>
	      <m:ci type="matrix">W</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> is the inverse DFT matrix, and <m:math><m:ci type="vector">X</m:ci></m:math> is the DFT vector.

      </para>
    </section>

  </content>
</document>
