В П Лавринчук - Вища математика загальний курс частина 2 математичний аналіз і диференціальні рівняння - страница 222

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131  132  133  134  135  136  137  138  139  140  141  142  143  144  145  146  147  148  149  150  151  152  153  154  155  156  157  158  159  160  161  162  163  164  165  166  167  168  169  170  171  172  173  174  175  176  177  178  179  180  181  182  183  184  185  186  187  188  189  190  191  192  193  194  195  196  197  198  199  200  201  202  203  204  205  206  207  208  209  210  211  212  213  214  215  216  217  218  219  220  221  222  223  224  225  226  227  228  229  230  231  232  233  234  235  236  237  238  239  240  241  242  243  244  245  246  247  248  249  250  251  252  253  254  255  256  257  258  259  260  261  262  263  264  265  266  267  268  269  270  271  272  273  274  275  276  277  278  279  280  281 

У +      [an cos —/ + bn sin у J. (22)

n=1

У випадку, коли функція / є 2 -періодичною і парною, то bn = 0, n Є N, а an знаходяться за формулами

 

2 f ,, ч      nnx                 ,_                     , .

an = / / / (x) cos—/—dx'n Є Z+. (23)

o

Ряд Фур'є (22) у цьому випадку має вигляд

о

-f + Y, an cos — (24)

n=1

 

 

 

436Аналогічно, якщо функція / 2І-періодична і непарна, то ап = 0, n Є Z+, а bn обчислюються за формулами

l

2  f nnx bn = j    /(x)si^——dx,n Є N. (25)

0

Ряд Фур'є (22) для такої функції має вигляд

те

bn sm—. (26)

n=1

Достатні умови розкладу 2І-періодичної функції в ряд Фур'є визначаються теоремою

Теорема 2. Якщо функція / періодична з періодом 21 i кусково-диференційовна на відрізку [—І; І], то її ряд Фур'є (22) збігається в кожній точці Хо Є R і має суму

Q     /о + 0) + /о 0)

So =                 2                '

тобто

те

Y +      [an cos—          + bn sin j = So.

n=1

Ця сума, очевидно, дорівнює /о), якщо / є неперервною в точці Хо.

Нехай кусково-неперервна і кусково-диференційовна функ­ція /(х) задана на відрізку [0; І]. її можна продовжити різним чином на відрізок [І;0], зокрема: 1) парно, 2) непарно.

У першому випадку на відрізку [—1; І] одержимо парну функцію. Для неї bn = 0, n Є N, an, n Є Z+, обчислюються за формулами (23), а ряд Фур'є має вигляд (24).

У другому випадку дістаємо непарну функцію на відрізку [—1; І]. Для неї an = 0, n Є Z+, bn, n Є N, знаходяться за фор­мулами (25), а ряд Фур'є набуває вигляду (26).

На проміжку (0; І) кожний з рядів (24) і (26) збігається до / (х) у точках неперервності /.

 

437Отже, можна сказати, що довільну кусково-диференційовну функцію f, задану на відрізку [0; l], можна, за бажанням, розкласти в ряд Фур'є або за косинусами (24), коефіцієнти якого знаходяться за формулами (23), або за синусами (26), коефіцієнти якого знаходяться за формулами (25).

Приклад 6. Розкласти в ряд Фур'є функцію f (x) = x [x], x є R.

А Функція f (x) = x [x], x є R, де [x] - ціла частина x, періо­дична з періодом 2l = 1, що видно на рисунку.-2 -1 O 1   2 На відрізку [0; 1] функція f кусково-диференційовна і неперервна

на інтервалі (0; 1). Тому згідно з теоремою 2 її можна розкласти в

ряд Фур'є (22) на множині R за винятком точок x = n, n є Z. У

Ф'        .         Q       f (n + 0) + f (n 0)
цих точках сума ряду Фур'є дорівнює So =----------------- =

0+1 = 1

2    =2.         . . .

Знайдемо коефіцієнти розкладу функції в ряд Фур'є. Маємao = 2 j f (x)dx = 2 J xdx = x2

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131  132  133  134  135  136  137  138  139  140  141  142  143  144  145  146  147  148  149  150  151  152  153  154  155  156  157  158  159  160  161  162  163  164  165  166  167  168  169  170  171  172  173  174  175  176  177  178  179  180  181  182  183  184  185  186  187  188  189  190  191  192  193  194  195  196  197  198  199  200  201  202  203  204  205  206  207  208  209  210  211  212  213  214  215  216  217  218  219  220  221  222  223  224  225  226  227  228  229  230  231  232  233  234  235  236  237  238  239  240  241  242  243  244  245  246  247  248  249  250  251  252  253  254  255  256  257  258  259  260  261  262  263  264  265  266  267  268  269  270  271  272  273  274  275  276  277  278  279  280  281 


Похожие статьи

В П Лавринчук - Вища математика загальний курс частина 2 математичний аналіз і диференціальні рівняння