TU Wien:Analysis 2 UE (diverse)/Übungen SS23/Beispiel 156

Aus VoWi
Zur Navigation springen Zur Suche springen

Bestimmen Sie die reelle Fourierreihe der 2π-periodischen Funktion

f(t)=t2,0⩽t<2π, 2π-periodisch fortgesetzt.

Dieses Beispiel hat einen unbekannten Lösungsstatus. Bitte editiere diese Seite und schreibe den dir bekannten Status ins Beispiel. Die möglichen Werte sind hier: Vorlage:Beispiel dokumentiert. Führe folgende Änderung durch:
{{Beispiel|1=
Angabetext
}}

oder

{{Beispiel|
Angabetext
}}

zu (im Falle einer korrekten, unverifizierten Lösung "solved". Auch möglich "unsolved", "wrong", "verified_by_tutor". Alle möglichen Werte sind hier: Vorlage:Beispiel dokumentiert.)

{{Beispiel|status=solved|1=
Angabetext
}}


Die Fourier-Reihe ist definiert als: Sf(t)=a02+∑n=1∞ancos(ntω)+bnsin(ntω)

Lösungsvorschlag von Fotsirk

[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Periode Tp ist 2π, daher ist die Winkelgeschwindigkeit ω=1
an berechnen:
an=1π∫02πt2cos(nt)dt
Wenn wir zweimal partiell Integrieren erhalten wir:
=1π[t2sin(nt)n+2tcos(nt)n2−2sin(nt)n3]|02π
Die Terme, wo sin vorkommt müssen wir nicht auswerten, da sie 0 sind (sin von 0 und 2π ergeben 0)
=1π[2tcos(nt)n2]|02π=1π[2∗2πcos(n2π)n2−2∗0cos(n0)n2]=4ππn2=4n2


bn berechnen:
bn=1π∫02πt2cos(nt)dt
Wenn wir zweimal partiell Integrieren erhalten wir:
=1π[−t2cos(nt)n+2tsin(nt)n2+2cos(nt)n3]|02π
Die Terme, wo sin vorkommt müssen wir nicht auswerten, da sie 0 sind (sin von 0 und 2π ergeben 0)
=1π[−t2cos(nt)n+2cos(nt)n3]|02π=1π[−4π2cos(n2π)n+02cos(n2∗0)n]+[2cos(n2π)n3−2cos(n∗0)n3]=1π[−4π21n]+[2−2]=−4πn
a0 berechnen:
=1π∫02πt2dt=1π[t33]|02π=1π8π33=83π2
Die Fourier-Reihe ist daher:
Sf(t)=43π2+∑n=1∞4n2cos(nt)−4πnsin(nt)