周期関数
f x = −1 −1≦x<0 2 0≦x<1 , f x+2 =f x
のフーリエ級数を求めよ.
f( x )∼ 1 2 + 6 π ( sinπx+ 1 3 sin3πx+ 1 5 sin5πx+⋯⋯ )
フーリエ係数
a n = 1 l ∫ −l l f( x ) cos nπ l xdx ( n=0,1,2 · · · )
b n = 1 l ∫ −l l f( x ) sin nπ l xdx ( n=1,2,3 · · · )
を求める
a n = 1 1 ∫ −1 1 f( x )cosnπx dx
= ∫ −1 0 ( −cosnπx )dx + ∫ 0 1 2cosnπxdx
◇ n ≠ 0 のとき
= [ − 1 nπ sinnπx ] −1 0 + [ 2 nπ sinnπx ] 0 1
=0+0
=0
◇ n=0 のとき
= ∫ −1 0 ( −1 )dx+ ∫ 0 1 2dx
= − [ x ] −1 0 +2 [ x ] 0 1
= −1+2·1
= 1
b n = 1 1 ∫ −1 1 f( x )sinnπxdx
= ∫ −1 0 ( −sinnπx )dx + ∫ 0 1 2sinnπxdx
= [ 1 nπ cosnπx ] −1 0 +2 [ − 1 nπ cosnπx ] 0 1
= 1 nπ ( 1− ( −1 ) n )− 2 nπ ( ( −1 ) n −1 )
= 3 nπ ( 1− ( −1 ) n )
= 0 nが偶数のとき 6 nπ nが奇数のとき
以上より
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最終更新日: 2026年8月15日