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正弦級數和餘弦級數

鎖定
一般來説,一個函數的傅立葉級數既含有正弦項,又含有餘弦項。特別地,只含有正弦項的傅立葉級數稱為正弦級數,只含有餘弦項的傅立葉級數稱為餘弦級數。
中文名
正弦級數和餘弦級數
外文名
sinusoidal functon and cosine function
性    質
兩種特殊的傅里葉級數
應用學科
數學
定    義
只含有正弦項或餘弦項的傅立葉級數
組    成
正弦項、餘弦項

正弦級數和餘弦級數以2l為週期的函數的傅里葉級數

是以
為週期的函數,則其傅里葉係數
所以,其傅里葉級數為
若函數
上按段光滑,則由收斂定理得 [1] 

正弦級數和餘弦級數正弦級數與餘弦級數

正弦級數和餘弦級數奇函數的傅里葉級數—正弦函數

是以
為週期的奇函數,或是定義在
上的奇函數,則在
上,
是奇函數,
是偶函數。因此,
的傅里葉係數是 [1] 
所以當
為奇函數時,它的傅里葉級數只含有正弦函數的項,即
其中
如(1)所示。(2)式右邊的級數稱為正弦級數。
,則奇函數
所展開成的正弦級數為
其中

正弦級數和餘弦級數偶函數的傅里葉級數—餘弦級數

是以
為週期的偶函數,或是定義在
上的偶函數,則在
上,
是偶函數,
是奇函數。因此,
的傅里葉係數是 [1] 
於是
的傅里葉級數只含有餘弦函數的項,即
其中
如(3)所示。(4)式右邊的級數稱為餘弦級數。
,則偶函數
所展開成的餘弦函數為
其中

正弦級數和餘弦級數應用

定義在
上的函數
展成正弦級數。
具體步驟 [2] 
(1)奇延拓:在
上補充定義得
,使得
為奇函數。
(2)對
作週期延拓。
(3)將經過奇延拓與週期延拓後的函數
展成傅里葉級數
其中
[3]  定義在
上的函數
展成餘弦級數。
具體步驟 [2] 
(1)偶延拓:在
上補充定義得到
,使得
為偶函數。
(2)對
作週期延拓。
(3)將經過偶延拓與週期延拓後的函數
展成傅里葉級數
其中
[3] 
參考資料
  • 1.    華東師範大學數學系.數學分析簡明教程.北京:高等教育出版社,2015
  • 2.    成波.函數的Fourier級數展開式的三種教學類型[J].安康師專學報,2005,(2).
  • 3.    同濟大學數學系編.高等數學 下冊 第7版.北京:高等教育出版社,2014:322