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文档简介

函数的傅里叶展开一、内容精要(一) 基本概念1.函数的傅里叶展开标准区间上的三角函数系:具正交性。即成立:不同两个函数乘积在上的积分为零,而自身平方在上的积分不为零.(二)重要定理与公式 定理7.12 (狄利克雷(Dirichlet)定理)如果是以为周期的周期函数,而且在上分段光滑,那么的Fourier级数在任意点x处都收敛,并且收敛于在该点左、右极限的平均值,即其中1将周期且知道一个周期区间上表达式展成傅氏级数的步骤:(1)确定的周期;(2)计算 称为的傅里叶系数,若为偶函数,由为奇函数,则若为奇函数,知为奇函数,则;(3)写出的傅里叶级数,(4)特别在,傅氏级数和为注:s(x)是 周期函数,周期.2将定义上的函数展成傅里叶级数的步骤:(1)计算 , 同样,若为奇函数知若为偶函数,知(2)傅氏级数在处,傅氏级数的和为=注:1.傅氏级数在某点收敛,与在该点是否有定义没关系. 2.s(x)是 周期函数,周期.当时,则=,=.3将定义在上的函数展成正弦级数的步骤:(1)计算 而(2)正弦级数=0.注: s(x)是奇函数、 周期函数,周期当时,有,=当时,则=. 4将定义在上的函数展成余弦级数的步骤:(1)计算 而(2)余弦级数= =注: s(x)是偶函数、 周期函数,周期当时,有,=当时,则=.二、考题类型、解题策略及典型例题类型1.1函数展成傅里叶级数解题策略 函数展成傅里叶级数的方法比较规范,技巧不大。可按内容提要中函数展成傅里叶级数的步骤去做,关健在于计算,要利用定积分,很多情况下要利用分部积分,需要仔细,在计算之前,考察是奇函数,则是偶函数,则,以简化计算.例11.1 函数试求 (1)在上的正弦级数; (2)在上的余弦级数; (3)在上以为周期的傅里叶级数. 解 (1)由在上展成正弦级数,有 因此,上展开的正弦级数为 (2)由在上展成余弦级数,则因此,在上的余弦展开式为(3)由 因此在上的傅叶里级数是这个例子告诉我,可以根据不同的需要,把一函数采用不同的方式展开为相应形式的傅里叶级数形式,以便有利于解决问题。例11.2 证明等式,并由此求数项级数 的和。证 只要把上展成余弦级数,由是偶函数,则 由在上连续,且,得所以 在上述等式中令得由是正项收敛级数,例11.3 设,其中分析 由余弦级

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