يمكن استخدام التحليل الرياضي المركب في تحليل الأمواج من خلال تطبيق المفاهيم الرياضية المتعلقة بالتحليل الحقيقي، مثل النظرية الفورية والتحويلات العكسية. باستخدام النظرية الفورية، يمكن تحليل الأمواج إلى مجموعات من الموجات الفرعية الأصغر حجماً وبذلك يمكن فهمها بشكل أفضل. وبالاستناد إلى التحويلات العكسية، يمكن تحويل الموجات من تمثيل مجال الزمن إلى مجال التردد والعكس بطريقة دقيقة.
علاوة على ذلك، يمكن استخدام الإحصاء الرياضي المركب لتحليل الأمواج، من خلال استخدام المعادلات الرياضية والتابعية الإحصائية التقليدية لتحليل واستخراج المعلومات المختلفة من الأمواج، مثل التردد الأساسي والموجات الفرعية والعلاقات بينها. يمكن أيضاً استخدام الإحصاء الرياضي في تحديد نوع الموجات وأحجامها وتوجهاتها وسرعاتها ومواقعها. ويستخدم أيضاً التحليل الرياضي المركب في تصميم الإشارات والتحكم في الأنظمة الديناميكية التي تعمل بواسطة الأمواج.
