Если функция ( ) |
|
является нечетной, то произведение |
|||||||||||||||||||||||||||||
( ) |
|
также является нечетной функцией, а произведение |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( ) |
|
|
- четной. Вычислим коэффициенты Фурье нечетной |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
функции: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
= |
|
1 |
∫ |
( ) |
|
= 0, ( = 0,1,2,3, … ), |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
= |
1 |
|
|
|
( ) |
|
= |
2 |
|
|
( ) |
|
, ( = 1,2,3, … ). |
||||||||||||||||
|
|
|
∫ |
|
|
|
∫ |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|||||||||||||
|
|
|
Тригонометрический ряд Фурье нечетной функции содержит |
||||||||||||||||||||||||||||
только синусы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
( ) → ∑∞ |
|
|
sin |
, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
а равенство Парсеваля приобретает вид: |
|||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
2( ) |
|
|
|
∑∞ |
|
|
2 |
. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
7.6. Разложение функций, заданных на полупериоде, в ряд Фурье только по косинусам или только по синусам
Пусть функция ( ) определена и кусочно-дифференцируема на отрезке [0, ]. Желая получить разложение этой функции в ряд Фурье, доопределим ее на промежутке [− , 0) произвольным образом, сохраняя лишь требование кусочной дифференцируемости. Это дает возможность получать различные разложения одной и той же функции в тригонометрические ряды Фурье на отрезке [0, ].
Если, определяя функцию на промежутке [− , 0), будем полагать, что (− ) = ( ) для всех [− , 0), то получим четную функцию, тригонометрический ряд Фурье которой будет содержать только косинусы.
Если, определяя функцию на промежутке [− , 0), будем полагать, что (− ) = − ( ) для всех [− , 0), то получим нечетную функцию, тригонометрический ряд Фурье которой будет содержать только синусы.
Пример 2. Разложить функцию ( ) = 3 − , заданную на отрезке [0,3], в тригонометрический ряд Фурье по косинусам и в тригонометрический ряд Фурье по синусам. Обосновать сходимость каждого ряда Фурье. Нарисовать графики суммы для каждого ряда Фурье.
Решение.
1). Разложение по косинусам.
Доопределим функцию ( ) на промежутке [−3,0) четным образом и продолжим ее на всю числовую ось как периодическую с периодом, равным 6:
( ) = (− ) = 3 − (− ) = 3 + , [−3,0).
Вычислим коэффициенты Фурье этой четной функции:
= 0, ( = 1,2,3, … ).
|
|
|
|
2 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
3 |
|
||||||||
0 |
= |
|
|
|
|
∫ (3 − ) = |
|
|
|
(3 − |
|
|
|
)| = 3, |
|
0 |
= |
|
. |
||||||||||||||||||||||||
3 |
|
3 |
2 |
|
2 |
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
∫3(3 − )cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
= |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
= 3 − |
|
= cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
= [ |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
] = |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
= − |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
2 |
((3 − ) ∙ |
3 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
= |
|
|
|
sin |
|
|
|
|
|
| |
+ |
|
|
|
∫0 |
sin |
|
|
) = |
||||||||||||||||||||||||
3 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
3 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
(cos − 1) = |
|
|
|||||||||||||||||
= |
|
|
(− |
|
) cos |
|
|
|0 |
|
= − |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
2 2 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0, = 2 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
(1 − (−1) |
) = { |
|
|
12 |
|
|
|
|
|
, = 2 + 1. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
2 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2(2 +1)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||