求函数 f(x) = π+x 在 [-π, 0] 区间上的傅里叶展开式
根据傅里叶展开定理,可以将函数 f(x) 展开为:
f(x) = (a0/2) + Σ[ancos(nx) + bnsin(nx)]
其中,a0、an 和 bn 分别为函数 f(x) 的系数,可通过以下公式计算:
a0 = (1/π) ∫[-π,π] f(x) dx an = (1/π) ∫[-π,π] f(x) cos(nx) dx bn = (1/π) ∫[-π,π] f(x) sin(nx) dx
由于函数 f(x) 在区间 [-π,0] 上是一个直线,因此可以直接求出 a0 和 an 的值:
a0 = (1/π) ∫[-π,π] (π+x) dx = (1/π) [π*x + (x^2/2)]|[-π,π] = π/2
an = (1/π) ∫[-π,π] (π+x) cos(nx) dx = (1/π) [πsin(nx)/n + xsin(n*x)]|[-π,π] = (2/π) [(-1)^n - 1]/n^2
bn = (1/π) ∫[-π,π] (π+x) sin(nx) dx = (1/π) [-πcos(nx)/n - xcos(n*x)]|[-π,π] = 0
因此,函数 f(x) 的傅里叶展开式为:
f(x) = (π/2) + Σ[(2/π) * [(-1)^n - 1]/n^2 * cos(n*x)]
其中,n 为正整数。
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