Материал: 08 - презентация

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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