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奇函数与偶函数的形式Fourier展开和周期开拓在线视频

下一节:其他函数的周期函数的形式Fourier展开

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奇函数与偶函数的形式Fourier展开和周期开拓课程教案、知识点、字幕

好 我们现在来看看

一些特殊函数的形式傅里叶级数的形式

也就是说奇函数偶函数的

它的形式傅里叶级数

如果f(x)是一个2π为周期的周期函数

是一个奇函数

那么我们来看看

a0你会发现从-π到πf(x)dx

奇函数在对称的区间上的积分

我们根据奇偶性的话

它一定是等于零的

所以的an也一样

等于π分之一从-π到π

f(x)cosnxdx

cos是偶函数 f是奇函数

在正负π上的积分

它乘积就是一个奇函数

在正负π上的积分

自然就等于零

那么所以的bn就等于

π分之一从-π到π上积分

f(x)sinnxdx

sin是一个奇函数 f是一个奇函数

两个一乘是个偶函数

偶函数在对称区间上的积分

可以写成两倍的半个区间上的积分

f(x)sinnxdx

所以在这种情况下

我们知道一个奇函数的形式傅里叶级数

一定可以写成Σn从1到正无穷bnsinnx

所有的跟an有关系的所有的系数都是等于0的

所以剩下的就是这些了

我们有时候把它叫做正弦傅里叶级数

反过来来看

我们从另外一个方面

如果f(x)还是一个2π为周期的函数

是一个偶函数

那么a0就等于π分之一从-π到π的积分f(x)dx

f(x)是一个偶函数

所以根据对称性的话

π分之2半周期上的积分

所以的an就等于π分之一

从-π到π的积分

f(x)cosnx的积分

cosnx是一个偶函数

f是一个偶函数

一乘积仍然是一个偶函数

那么根据对称性的话

就等于π分之2从0到π上的积分

f(x)cosnxdx

所以的bn就等于

π分之一从-π到πf(x)sinnxdx

sin是一个奇函数

f是个偶函数

一乘积是个奇函数

奇函数在对称区间上的积分就等于0

所以这个时候我们f(x)它的形式傅里叶级数

就可以写成二分之a0

加上Σn从1到正无穷ancosnx

我们把这个级数就叫做余弦的傅里叶级数

所以一个奇函数可以展开成正弦傅里叶级数

一个偶函数可以展开成余弦傅里叶级数

这都是傅里叶级数的特殊的形式

我们来看一道例题

f(x)是一个2π为周期的周期函数

f(x)就等于π-x

当x属于[0,π]上的时候

要求它的形式傅里叶级数 余弦级数

那么要求它的余弦傅里叶级数

f(x)是2π为周期的

我们只在半周期上有定义

另外半周期我们可以做适当的开拓

因为要把它展成余弦的傅里叶级数

所以f(x)一定是一个偶函数

所以我们先做偶开拓

所谓偶开拓 f(x)就等于

π-x 当x属于[0,π]的时候

π+x 当x属于[-π,0]的时候

然后偶开拓之后再做周期开拓

开拓完了之后的函数它大概是这个样子

在0到π的时候等于π-x是这条线

在-π到0的地方是偶开拓

这是-π到π的一个周期上

在其余的实轴上面

我们就做周期开拓

这就是f(x)的一个图形

我们要求f的形式傅里叶余弦级数

我们知道a0就等于π分之2

从0到π的积分f(x)dx

也就等于π分之2从0到π的积分

π-x dx

我们算一算

结果就是等于π

好我们来看看所有的an

就等于π分之2从0到π积分

f就是π-x乘上cosnxdx

我们算一下之后

我们可以知道这就等于

1-(-1)^n除以n的平方

n可以是1 2 一直下去

这是一个偶函数

所以所有的bn都是等于0

那么这个f(x)它的形式傅里叶级数

就可以写成

二分之π加上Σn从1到正无穷

1-(-1)^n除以n的平方cosnx

这就是这么一个偶开拓之后

偶的2π为周期的周期函数

最后得到的形式傅里叶级数

它是一个正弦傅里叶级数

好我们再来看一道例题

f(x)等于x当x属于(0,π)的时候

我们要做两件事情

第一件要把它展开成2π为周期的

正弦傅里叶级数

第二是要展开成2π为周期的

余弦傅里叶级数

我们先来看看正弦傅里叶级数

正弦傅里叶级数的话

我们首先要做的是奇开拓

把半周期上的函数做奇开拓

然后再做2π周期开拓

这时候的图形是这个样子的

从0到π上f就等于x

那么从0到-π上做奇开拓

然后再做周期开拓

构成一个周期函数

那么这个周期函数它的正弦傅里叶级数

所以的an是都应该等于0的

n从0 1 2

bn我们可以算出来

就等于π分之2从0到π上的积分

0到πf就等于x sinnx dx

它就等于(-1)^n-1 乘上n分之2

n从1开始

所以它的正弦傅里叶级数

f(x)它的形式上的正弦傅里叶级数

Σn从1到正无穷(-1)^n-1 n分之2 sinnx

我们再来看看第二个

我们要把它展开成余弦傅里叶级数

所以首先做的是偶开拓

然后做2π的周期开拓

形成的图像大概是这个样子

0到π是 f就等于x

做偶函数开拓

然后再做周期开拓

那么最后得到的2π的周期函数

就是这种形式的函数

它既然是一个偶函数

所以所有的bn都是等于0

我们可以算一下a0就等于

π分之2从0到π上的积分

f就等于x dx就等于π

剩下的所以的an

就是等于π分之2从0到π上的积分

xcosnx dx

等于 这要分成两部分

等于0 当n是偶数的时候

当n是奇数的时候

等于-4除以π 2k+1括弧的平方

当n是等于2k+1为奇数的时候

所以我们最后得到的形式傅里叶级数

f(x) 二分之π加上Σk从1到正无穷

剩下的都是奇数项

负的π分之4乘上2k+1括弧的平方cos(2k+1)x

剩下的全是级数项

所有的跟偶数有关系的

因为系数等于0

统统的全部消失了

我们要记住这两张图

这是奇开拓之后的正弦傅里叶级数

它的f(x)的图形

这是偶开拓之后余弦傅里叶级数

它的f(x)的图形

这两张图形它的最大的区别是

偶开拓之后f(x)

是不是构成的是一个w型的连续函数

而奇开拓它在π的整数倍的话它是间断的

那么在最后一节

我们要讲收敛性的时候

我们会再提到这两道题

我们会发现两个三角级数

收敛的趋势有点不太一样

微积分——极限理论与一元函数课程列表:

序言

-序言

--序言

第一章 实数与函数

-第一节 实数集的界与确界

--实数集的界

--实数集的确界

-第一节思考与练习

--思考题

--练习题

-第二节 函数的概念

--函数定义与函数图形

--分段函数与隐函数

-第二节思考与练习

--思考题

--练习题

-第三节 函数的运算

--函数的四则运算与复合运算

--函数的反函数

-第三节思考与练习

--思考题

--练习题

-第四节 函数的初等性质

--函数的有界性,奇偶性

--函数的周期性,单调性

--函数的凸性

-第四节思考与练习

--思考题

--练习题

-第五节 初等函数

--初等函数

-第五节思考与练习

--思考题

--练习题

-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线

--极坐标系与点的极坐标,极坐标方程表示的几种曲线

--参数方程表示的几种曲线

第二章 极限论

-第一节 数列极限的概念与性质

--数列的概念,数列极限的概念(1)

--数列极限的概念(2)

--数列极限的性质及四则运算法则

--无穷大量

-第一节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第一节思考与练习

-第二节 数列极限存在的充分条件

--数列极限存在的充分条件

--单调有界收敛定理

-第二节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第二节思考与练习

-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--区间套定理与Bolzano定理

--Cauchy收敛准则

-第三节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第三节思考与练习

-第四节 函数极限的概念与性质

--函数极限的概念

--函数极限的性质

-第四节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第四节思考与练习

-第五节 函数极限的运算

--函数极限的四则运算与复合函数的极限

--夹逼定理与重要极限

-第五节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第五节思考与练习

-第六节 无穷小量及其(阶的)比较

--无穷小量与无穷大量的概念与性质

--无穷小量的比较

-第六节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第六节思考与练习

第三章 连续函数

-第一节 连续函数的概念与性质

--函数在一点连续的概念

--间断点的分类

--连续函数的性质

--连续函数的运算与初等函数的连续性

-第一节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第一节 思考与练习

-第二节 闭区间上连续函数的性质

--闭区间上连续函数的性质

-第二节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第二节 思考与练习

-第三节 函数的一致连续性

--一致连续的概念

--一致连续的必要条件

--闭区间上连续与一致连续的等价性

-第三节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第三节 思考与练习

第四章 导数与微分

-第一节 导数与微分的概念

--导数的概念

--单侧导数、可导与连续的关系

--导数的几何意义

--微分概念

-第一节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习

-第二节 导数与微分的运算

--导数的四则运算

--复合函数的求导法(链导法则)

--反函数求导法

-第二节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习

-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数

--几种特殊函数的求导法

--参数方程求导法与对数求导法

--高阶导数

-第三节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习

第五章 导数应用

-第一节 微分中值定理

--Fermat定理

--Rolle定理

--Lagrange中值定理

--Cauchy中值定理

-第一节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第一节 思考与练习

-第二节 L'Hospital 法则

--0/0型不定式

--∞/∞型不定式

--其他形式的不定式

-第二节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第二节 思考与练习

-第三节 函数的单调性与极值

--函数的单调性

--函数的极值

--函数最值的求法

-第三节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第三节 思考与练习

-第四节 函数的凸性与拐点

--函数凸性的判别法

--拐点

--曲线的渐近性

-第四节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第四节 思考与练习

-第五节 Taylor 公式

--带有Peano型余项的Taylor 公式

--带有Lagrange型余项的Taylor公式

--Maclaurin公式

--Taylor公式的应用(一)

--Taylor公式的应用(二)

-第五节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第五节 思考与练习

第六章 原函数与不定积分

-第一节 概念与性质

--原函数的概念

--原函数存在的充分条件

--6-1视频纠正

--原函数存在的必要条件

--不同原函数之间的关系

--不定积分的概念与性质

--简单函数求不定积分

-第一节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习

-第二节 换元积分法

--第一换元法

--第二换元法

-第二节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习

-第三节 分部积分法

--分步积分法

-第四节 有理函数的积分

--四个特殊函数的不定积分

--有理分式函数的化简

--html

--有理分式函数的不定积分

--三角有理函数化成分式有理函数

--三角有理函数的不定积分

--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习

-第五节 简单无理式的积分

--无理函数的有理化

--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习

第七章 定积分

-第一节 积分概念与积分存在条件

--定积分的概念

-- 函数的可积性

--第七章 定积分--第一节思考与练习

-第二节 定积分的性质

--定积分的性质

--定积分性质的应用

-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式

--变上限积分

--复合变限积分

--变限积分所定义的函数

--Newton-Leibniz公式

--定积分的计算

--第七章 定积分--第三节思考与练习

-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法

--定积分的计算-换元法

--定积分的计算-分部积分法

--分段函数定积分的计算

--第七章 定积分--第四节思考与练习

-第五节 定积分的几何应用

--平面区域的面积

--曲线的弧长

--平面曲线的曲率

--旋转体体积与表面积

--第七章 定积分--第五节思考与练习

-第六节 定积分的物理应用

--物理应用简介

-第七节 反常积分

--反常积分

--非负函数无穷积分的收敛性

--一般函数无穷积分的收敛性

--其他无穷积分

--无界函数的反常积分---瑕积分

--无界函数、无界区间上的反常积分

--第七章 定积分--第七节思考与练习

第八章 级数

-第一节 数项级数的概念与性质

--8-1 数项级数的概念

--8-2 级数收敛的概念

--8-3 级数收敛的性质

--8-4 级数收敛的Cauchy准则

--8-5 正项级数的概念

--8-6 正项级数的比较判别法

--8-7 正项级数的比阶判别法

--8-8 正项级数的比值判别法

--第八章 级数--第一节 思考与练习

-第二节 正项级数的收敛判别法

--正项级数的根式判敛法

--正项级数的积分判别法

--第八章 级数--第二节 思考与练习

-第三节 任意项级数

--交错项级数

--交错项级数判敛举例

--绝对值判敛法

--绝对收敛与条件级数收敛的性质

--绝对收敛级数的交换律

--条件收敛级数的Riemann定理

--第八章 级数--第三节 思考与练习

-第四节 函数级数

--函数项级数的概念、逐点收敛性

--函数项级数的一致收敛性-概念

--函数项级数的一致收敛性-判断

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(1)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(2)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(3)

--第八章 级数--第四节 思考与练习

-第五节 幂级数

--Abel判别法

--收敛半径与收敛域

--幂级数的分析性质

--无穷可导函数的幂级数展开

--幂级数求和

--第八章 级数--第五节思考与练习

-第六节 傅里叶级数

--三角函数的正交性

--奇函数与偶函数的形式Fourier展开和周期开拓

--其他函数的周期函数的形式Fourier展开

--Fourier级数的收敛性

--第八章 级数--第六节思考与练习

奇函数与偶函数的形式Fourier展开和周期开拓笔记与讨论

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