background image

Szereg_Fouriera_przyklady.doc – przykłady

Strona 1 z 3

Przykład 1

Rozwinąć w szereg Fouriera funkcję  (x) = x

  na przedziale [-

π

π

].   . 

Wszystkie współczynniki  b

n

 są równe zero (funkcja parzysta). 

Liczymy pozostałe współczynniki: 

Funkcja spełnia warunki Dirichleta, możemy więc napisać: 

Podstawiając w tym wzorze 

 i pamiętając, że 

, otrzymujemy 

czyli 

background image

Szereg_Fouriera_przyklady.doc – przykłady

Strona 2 z 3

Przykład 2

Rozwinąć w szereg Fouriera funkcję  (x) = x   zadaną na przedziale (-

π

π

).   

Wyznaczamy współczynniki szeregu Fouriera: 

Funkcja jest  nieparzysta, zatem a

0

 = 0 i a

m

= 0 dla m 

 N.

 

A zatem szereg Fouriera funkcji 

 w przedziale 

 jest dany wzorem 

Uwaga
Z kryterium Dirichleta wynika, że ten szereg jest zbieżny do   na całym przedziale otwartym 

 

Na końcach przedziału suma szeregu wynosi zgodnie z kryterium Dirichleta zero (!). 

Przykład 3

Rozwinąć funkcję  f(x) = x  zadaną na przedziale [0, 

π

 w szereg Fouriera zawierający same 

cosinusy. 

Jeśli mamy rozwinąć funkcję  f(x) = x  zadaną na przedziale [0, 

π

] w szereg Fouriera zawierający same 

cosinusy, to musimy najpierw przedłużyć ją na przedział  [-

π

π

]  tak, by dostać funkcję parzystą. 

Funkcja przedłużona jest więc określona wzorem 

Funkcję 

 możemy rozszerzyć okresowo na cały zbiór liczb rzeczywistych. Zauważmy, że spełnia 

ona warunki Dirichleta. 

Wyznaczamy współczynniki Fouriera: 

background image

Szereg_Fouriera_przyklady.doc – przykłady

Strona 3 z 3

Dla 

(całkujemy przez części, 

Zatem, skoro 

mamy 

Oczywiście b

n

 = 0,  n

N. 

Tak więc szukany szereg ma postać 

Przykład 4 

Rozwinąć w szereg Fouriera funkcję określoną na przedziale 

  wzorem 

x

x

x

x

x

x

f

10

cos

5

,

0

5

sin

5

3

sin

3

2

sin

2

sin

)

(

+

+

+

=

Szereg Fouriera tej funkcji jest jej równy, bo jest ona swoim (skończonym) szeregiem 
trygonometrycznym. 
(Współczynniki szeregu Fouriera są wyznaczone jednoznacznie, zatem jeśli znajdziemy przedstawienie 
funkcji w postaci szeregu trygonometrycznego, to jest to rozwinięcie w szereg Fouriera).