傅里叶级数的问题~若一个函数他周期是2π , 我要是在[-2π,2π]展开会怎么样呢
来源:学生作业帮 编辑:神马作文网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/09/25 10:29:38
傅里叶级数的问题~
若一个函数他周期是2π , 我要是在[-2π,2π]展开会怎么样呢
若一个函数他周期是2π , 我要是在[-2π,2π]展开会怎么样呢
意思是将周期为2π的函数展开为形如∑{n ≥ 0} a(n)·sin(nx/2)+b(n)·cos(nx/2)的Fourier级数?
答案是和按周期2π的展开一样,即n为奇数时有a(n) = b(n) = 0.
实际上∫{-2π,2π} f(x)·sin(nx/2)dx
= ∫{-2π,0} f(x)·sin(nx/2)dx+∫{0,2π} f(x)·sin(nx/2)dx
= ∫{0,2π} f(x+2π)·sin(nx/2+nπ)dx+∫{0,2π} f(x)·sin(nx/2)dx
= -∫{0,2π} f(x+2π)·sin(nx/2)dx+∫{0,2π} f(x)·sin(nx/2)dx (由n为奇数,sin(nx/2+nπ) = -sin(nx/2))
= ∫{0,2π} (f(x)-f(x+2π))·sin(nx/2)dx
= 0 (由2π是f(x)的周期,f(x+2π) = f(x)).
类似可得n为奇数时,∫{-2π,2π} f(x)·cos(nx/2)dx = 0.
于是n为奇数时a(n) = b(n) = 0.
换个角度看,f(x)按周期2π的Fourier展开同时也是按周期4π的Fourier展开.
由Fourier展开的唯一性,按周期4π的展开和按周期2π的展开是一样的.
答案是和按周期2π的展开一样,即n为奇数时有a(n) = b(n) = 0.
实际上∫{-2π,2π} f(x)·sin(nx/2)dx
= ∫{-2π,0} f(x)·sin(nx/2)dx+∫{0,2π} f(x)·sin(nx/2)dx
= ∫{0,2π} f(x+2π)·sin(nx/2+nπ)dx+∫{0,2π} f(x)·sin(nx/2)dx
= -∫{0,2π} f(x+2π)·sin(nx/2)dx+∫{0,2π} f(x)·sin(nx/2)dx (由n为奇数,sin(nx/2+nπ) = -sin(nx/2))
= ∫{0,2π} (f(x)-f(x+2π))·sin(nx/2)dx
= 0 (由2π是f(x)的周期,f(x+2π) = f(x)).
类似可得n为奇数时,∫{-2π,2π} f(x)·cos(nx/2)dx = 0.
于是n为奇数时a(n) = b(n) = 0.
换个角度看,f(x)按周期2π的Fourier展开同时也是按周期4π的Fourier展开.
由Fourier展开的唯一性,按周期4π的展开和按周期2π的展开是一样的.
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