Avec un signal purement sinusoïdal d'amplitude a et de fréquence \nu_0, la définition donne :

\mathrm{TF} (f) (\nu) \ =\ {1\over T}\ \int_0^T a \cos(2\pi\nu_0 t ) \exp 2i\pi \nu t \ {\mathrm{d}} t

Pour T grand devant 1/\nu_0, si \nu est différent de \nu_0, l'intégrale tend vers 0, alors que pour \nu=\nu_0, on retrouve :

\mathrm{TF} (f) (\nu_0) \ =\ {1\over T}\ \int_0^T {a\over 2} [\exp 2i\pi \nu_0 t + \exp -2i\pi \nu_0 t]\ \exp 2i\pi \nu_0 t \ {\mathrm{d}} t \ ={1\over T}\ \int_0^T {a\over 2} \ {\mathrm{d}} t \ = {a\over 2}

Au facteur 1/2 près, dû au fait que la TF en -\nu_0 est également non nul, la normalisation en 1/T par rapport à la définition de la TF usuelle permet de retrouver dans le spectre l'amplitude du signal sinusoïdal.