2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 Разложение в ряд Фурье
Сообщение21.12.2014, 19:25 
Аватара пользователя
Где я ошибся при разложении функции $f(x)=x$ в ряд Фурье? Разложить надо на интервале $(-\pi;\pi)$ по синусам и косинусам.
Это нечетная функция, т.к. $f(x)=-f(-x)$, значит, $a_0 = 0$ и $a_n = 0$.
Тогда получим разложение по синусам:
$$x=\sum\limits_{n=1}^{\infty}b_n \sin nx$$
Находим коэффициент Фурье:
$$b_n = \frac{1}{\pi}\int\limits_{-\pi}^{\pi}x\sin nx$$
Но функция $x\sin nx$ - нечетная, поэтому можно перейти к интегралу проще:
$$b_n = \frac{2}{\pi}\int\limits_{0}^{\pi}x\sin nx$$
Интегрируем по частям. Не буду писать весь ход интегрирования, потому что это здесь не нужно. Сам определенный интеграл будет равен
$$\frac{\pi}{n}\cos \pi n = \frac{\pi}{n}(-1)^n$$
Домножаем на $\frac{2}{\pi}$:
$$b_n = \frac{2}{\pi} \cdot \frac{\pi}{n}(-1)^n = \frac{2}{n}(-1)^n$$
Записываем ряд Фурье:
$$x=\sum\limits_{n=1}^{\infty}\frac{2}{n}(-1)^n \sin nx$$

Я где-то ошибся? В мейпле для $x=-1$ сумма ряда с заданной точностью равна $1$, а сама сумма выражается через арктангенс, синус и косинус.

 
 
 
 Re: Разложение в ряд Фурье
Сообщение21.12.2014, 19:49 
Nurzery[Rhymes]
Ошибка в том, что вы потеряли минус при интегрировании
$\[\frac{1}{\pi }\int\limits_{ - \pi }^\pi  {x\sin nx}  = \frac{1}{\pi } \cdot \frac{{ - 2\pi \cos (\pi n)}}{n} = \frac{2}{n}{( - 1)^{n + 1}}\]$

 
 
 [ Сообщений: 2 ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group