与えられた3つの関数をフーリエ級数展開する問題です。それぞれの関数は周期関数であると仮定します。関数は以下の通りです。 (1) $f(x) = 2x - 1$ ($-\pi \leq x \leq \pi$) (2) $f(x) = x + 1$ ($-1 \leq x \leq 1$) (3) $f(x) = \begin{cases} -2 & (-2 \leq x \leq 0) \\ 2 & (0 \leq x \leq 2) \end{cases}$
2025/6/29
1. 問題の内容
与えられた3つの関数をフーリエ級数展開する問題です。それぞれの関数は周期関数であると仮定します。関数は以下の通りです。
(1) ()
(2) ()
(3)
2. 解き方の手順
(1) (周期 ) の場合
フーリエ級数は次のように表されます。
ここで、, , はフーリエ係数であり、以下のように計算されます。
まず、 を計算します。
次に、 を計算します。
は奇関数なので、
よって、
最後に、 を計算します。
したがって、
(2) (周期 ) の場合
フーリエ級数は次のように表されます。
ここで、 なので、
(奇関数)
よって、
よって、
したがって、
(3) (周期 )
なので、
よって、
よって、
したがって、
3. 最終的な答え
(1)
(2)
(3)