將函式f x x 0 x分別展開成正弦級級數和餘弦級級數

2021-05-05 17:08:56 字數 1139 閱讀 9623

1樓:匿名使用者

只做後者:先視同把函式 f(x) 在 [-π,π] 上延拓成偶函式(不必真做),要將其成餘弦級數,先求傅立葉係數

a(0) = (2/π)∫[0,π]xdx = (2/π)(π²/2) = π,

a(n) = (2/π)∫[0,π]xcosnxdx = ……,n≥1,

b(n) = 0,n≥1,

所以,又 f(x) 週期延拓後是連續函式,故 f(x) 在 [-π,π] 上的傅立葉級數(餘弦級數)為

f(x) = π/2+(2/π)∑(n≥1)a(n)cosnx = ……,

(省略處留給你)

2樓:血刺瀟瀟w椦

先看展成正弦級數,先把f(x)延拓到區間(1,2],使得f(x)=2-x,x∈(1,2]

再把f(x)奇性延拓到區間[-2,0)上,使得f(x)=-f(-x),x∈[-2,0)

最後再把f(x)以週期為4延拓到整個實軸上去,令x=2t/π,記g(t)=f(x)=f(2t/π)

則g(t)是週期為2π的奇函式,所以an=0

bn=(∫(-π,π)g(t)sin(nt)dt)/π=(2/π)(∫(0,π)g(t)sin(nt)dt

=[8sin(nπ/2)]/(nπ)²,n=1,2,3....

即g(t)=∑bn(sin(nt))=>f(x)=g(t)=∑bn(sin(nt))=∑bn(sin(nπx/2)),x∈[0,1]

再看展成餘弦級數,先把f(x)偶性延拓到區間[-1,0)上,使得f(x)=f(-x),x∈[-1,0)

最後再把f(x)以週期為2延拓到整個實軸上去,令x=t/π,記g(t)=f(x)=f(t/π)

則g(t)是週期為2π的偶函式,所以bn=0

an=(∫(-π,π)g(t)cos(nt)dt)/π=(2/π)(∫(0,π)g(t)cos(nt)dt

=2[(-1)^n-1]/(nπ)²,n=1,2,3.... 而a0=(2/π)(∫(0,π)g(t)cos(nt)dt=1

即g(t)=a0/2+∑an(cos(nt))=>f(x)=g(t)=1/2+∑an(cos(nt))=1/2+∑an(cos(nπx))

=1/2-4∑(cos(2n-1)πx)/[(2n-1)π]²,x∈[0,1]

以上∑都是n從1到∞求和

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