将f(θ)=Tθ(π-θ),θ∈[0,π] 按正弦函数族{sin nθ}展开成傅里叶级数
时间: 2024-05-17 12:19:19 浏览: 168
python实现傅里叶级数展开的实现
首先,我们可以将函数f(θ)在区间[0,π]上展开成正弦函数的级数,即
f(θ) = a0/2 + Σn=1^∞(an*sin nθ)
其中,a0和an分别为函数f(θ)在[0,π]上的平均值和第n个正弦函数的系数,它们可以通过以下公式求解:
a0 = (2/π)∫[0,π]f(θ)dθ
an = (2/π)∫[0,π]f(θ)sin nθ dθ
将函数f(θ)=Tθ(π-θ)代入上述公式中,得到:
a0 = (1/π)∫[0,π]Tθ(π-θ)dθ = T/2
an = (2/π)∫[0,π]Tθ(π-θ)sin nθ dθ
= (2T/π)∫[0,π]θ sin nθ dθ - (2T/π)∫[0,π]θsin nθ^2 dθ
= (2T/π) [-θ*cos nθ/ n + ∫[0,π]cos nθ dθ] - (2T/π) [∫[0,π]θsin nθ^2 dθ]
= (2T/π) [(-1)^n/(n^2-1) + π/2] - (2T/π) [∫[0,π]θsin nθ^2 dθ]
其中,第二个等式利用了分部积分法,第三个等式利用了积分公式∫sin^2nx dx = π/2(n≠0),∫sin^2 0x dx = 0。
因此,将f(θ)=Tθ(π-θ)按正弦函数族{sin nθ}展开成傅里叶级数为:
f(θ) = T/2 + Σn=1^∞[(2T/π) [(-1)^n/(n^2-1) + π/2] - (2T/π) [∫[0,π]θsin nθ^2 dθ]]sin nθ
阅读全文