П.10. Ряды Фурье.
Функциональный ряд вида
(19)
называется тригонометрическим рядом.
Если коэффициенты и вычислены по формулам
, , , (20)
то тригонометрический ряд (19) представляет собой ряд Фурье для функции , заданной на отрезке .
Теорема Дирихле. Если - кусочно гладкая на отрезке функция, то ее ряд Фурье сходится к функции во всех точках, где она непрерывна. В точках разрыва ряд сходится к значению , а на концах интервала – к значению .
В силу теоремы Дирихле для функции, заданной на отрезке и для периодической функции с периодом в точках непрерывности справедливо равенство:
,
где коэффициенты и вычисляются по формулам (20).
Для четной функции, заданной на отрезке или для четной с периодом с периодом коэффициенты при нечетных членах ряда Фурье оказываются нулевыми, и ряд принимает вид
,
где
; .
Аналогично для нечетных функций:
; .
Ряд Фурье для функции, заданной на отрезке и для периодической функции с периодом :
,
где
, , .
Здесь для четных функций:
, где , ;
для нечетных функций:
, где .
Если требуется представить рядом Фурье функцию, заданную на отрезке , то ее формально можно доопределить четным или нечетным образом в промежутке и применить приведенные выше формулы.