數理方程 Fourier級數

2022-08-19 12:03:13 字數 936 閱讀 8987

更新:25 mar 2016

對於週期函式(週期為\(2\pi\))或定義在\([-\pi,\pi]\)上的函式\(f(x)\),可以展開為*

\(\large f(x)=\dfrac+\sum\limits_^(a_n\cos nx+b_n\sin nx)\quad n=0,1,2,…\)

則係數為

\(\large a_n=\frac\int_^f(x)\cdot\cos nx dx\)

\(\large b_n=\frac\int_^f(x)\cdot\sin nx dx\)

對於週期函式(週期為\(2l\))或定義在\([-l,l]\)上的函式\(f(x)\),

\(\large f(x)=\dfrac+\sum\limits_^\left(a_n\cos\fracx+b_n\sin\fracx\right)\)

則係數為

\(\large a_n=\frac\int_^f(x)\cdot\cos\fracxdx\)

\(\large b_n=\frac\int_^f(x)\cdot\sin\fracxdx\)

對於定義在\([0,l]\)上的函式\(f(x)\),展成fourier級數,需要用到延拓的概念,此時可以選擇奇延拓(展成正弦函式)或偶延拓(展成余弦函式)

奇延拓(展成正弦函式)

\(\large f(x)=\sum\limits_^b_n\sin\fracx\)

\(\large b_n=\frac\int_^f(x)\cdot\sin\fracxdx\)

偶延拓(展成余弦函式)

\(\large f(x)=\dfrac+\sum\limits_^a_n\cos\fracx\)

\(\large a_n=\frac\int_^f(x)\cdot\cos\fracxdx\)

* 展開有條件(dirichlet條件),此處不詳細說明。對於一般數學物理方程基本適用。

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