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卷积定理是傅立叶变换满足的一个重要性质 。卷积定理指出,函数卷积的傅立叶变换是函数傅立叶变换的乘积 。具体分为时域卷积定理和频域卷积定理,时域卷积定理即时域内的卷积对应频域内的乘积；频域卷积定理即频域内的卷积对应时域内的乘积,两者具有对偶关系 。
卷积定理的应用在很多涉及积分变换、积分方程的文章中都有所体现 。常见的一些重要的积分变换,例如：Mellin变换、Laplace变换、Fourier变换等都具有所谓的卷积性质（Convolution Property） 。这里要注意的是,针对不同的积分变换,卷积性质的形式不是完全相同的,只要一些基本的结构得到保留就可以了 。
【频域卷积定理】卷积定理还可以简化卷积的运算量 。对于长度为 的序列,按照卷积的定义进行计算,需要做 组对位乘法,其计算复杂度为 ；而利用傅里叶变换将序列变换到频域上后,只需要一组对位乘法,利用傅里叶变换的快速算法之后,总的计算复杂度为。这一结果可以在快速乘法计算中得到应用 。
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