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Serie di Fourier

c0 + ∑k=1 (ak cos kx + bk sin kx) = g(x)

dove g(x) = f(x + T) = f(2π/T x)

Teorema: g(x + T) = g(x + T)

dim.:

g(x + T) = f(2π/T (x + T)) = f(2π/T + 2π)

= f(2π/T) = g(x)

Convergenza:

  1. Assoluta convergenza

k=1 |ak cos kx + bk sin kx| ≤ |ak cos kx| + |bk sin kx| = (|ak| |cos kx| + |bk| |sin kx|)

≤ (|ak| + |bk|)

se ∑k=1 |ak|, ∑k=1 |bk| converge. ass. => serie Fourier converge

  1. 2o criterio di Dirichlet

k=1 ak cos kx, ∑k=1 bk sin kx

ak ≠ 0, bk ≠ 0 => serie di Fourier converge in (0,2π)

3) 2o criterio di Dirichlet

\[\sum_{k=1}^{\infty}(-1)^{k}a_k\sin kx \quad \sum_{k=1}^{\infty}(-3)^{k}b_k\sin kx\]

\[a_k \to 0 \quad b_k \to 0\]

\[serie \ di \ fourier \ converge \ in \ \forall x \neq \frac{\pi}{\pi}\]

\[\sum_{k=1}^{\infty} (-1)^{k} (-3)^{k} a_k = \sum_{k=1}^{\infty} a_k\]

Trova la somma:

1)

\[\int_{-\pi}^{\pi} f(x)dx = \int_{-\pi}^{\pi} \Big[\frac{a_0}{2} + \sum_{k=1}^{\infty} [a_k \cos kx + b_k \sin kx]\Big]dx = \frac{a_0}{2} 2\pi + \sum_{k=1}^{\infty} a_k\]

\[\int_{-\pi}^{\pi} \cos kx dx + b_k \int_{-\pi}^{\pi} \sin kx dx = a_0 = \frac{a_0}{\pi}\]

\[\Rightarrow\]

\[a_0 = \frac{1}{\pi} \int_{-\pi}^{\pi} f(x) dx\]

2)

\[\int_{-\pi}^{\pi} f(x) \cos mx\ dx = \int_{-\pi}^{\pi} \Big[\frac{a_0}{2} \cos mx + \sum_{k=1}^{\infty} a_k\Big] \int_{-\pi}^{\pi} \cos kx \cos mx \ dx + b_k\]

\[\int_{-\pi}^{\pi} \sin kx \cos mx = a_k \int_{-\pi}^{\pi} \frac{1}{2} [\cos(kx+mx) + \cos(kx-mx)] dx =\]

\[= a_k \frac{1}{2} \cdot 2\pi \quad , \ per \ k = m \]

\[\Rightarrow\]

\[a_k = \frac{1}{\pi} \int_{-\pi}^{\pi} f(x) \cos kx dx\]

Dettagli
A.A. 2012-2013
49 pagine
SSD Scienze matematiche e informatiche MAT/05 Analisi matematica

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Alèxandros1993 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Analisi matematica I e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università Politecnica delle Marche - Ancona o del prof Papalini Francesca.