第八节 一般周期函数的傅立叶级数

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1、第八节一般周期的函数的傅里叶级数一、周期为2l的周期函数的傅里叶级数二、傅里叶级数的复数形式第十二章一、周期为2l的周期函数的傅里叶级数周期为2l的函数f(x)周期为2的函数F(z)变量代换将F(z)作傅氏展开f(x)的傅氏展开式狄利克雷(Dirichlet)条件:1)在一个周期内连续或只有有限个第一类间断点2)在一个周期内只有有限个严格极值点设周期为2l的周期函数f(x)满足收敛定理条件,则它的傅里叶级数展开式为(在f(x)的连续点处)其中定理.证明:令,则令则所以且它满足收敛定理条件,将它展成傅里叶级

2、数:(在F(z)的连续点处)变成是以2为周期的周期函数,其中令(在f(x)的连续点处)证毕说明:其中(在f(x)的连续点处)如果f(x)为偶函数,则有(在f(x)的连续点处)其中注:无论哪种情况,在f(x)的间断点x处,傅里叶级数都收敛于如果f(x)为奇函数,则有例1.交流电压经半波整流后负压消失,试求半波整流函数的解:这个半波整流函数,它在傅里叶级数.上的表达式为的周期是n>1时由于半波整流函数f(t)直流部分说明:交流部分由收收敛定理可得2k次谐波的振幅为k越大振幅越小,因此在实际应用中展开式取前几项

3、就足以逼近f(x)了.上述级数可分解为直流部分与交流部分的和.例2.把展开成(1)正弦级数;(2)余弦级数.解:(1)将f(x)作奇周期延拓,则有在x=2k处级数收敛于何值?(2)将作偶周期延拓,则有当函数定义在任意有限区间上时,方法1令即在上展成傅里叶级数周期延拓将在代入展开式上的傅里叶级数其展开方法为:方法2令在上展成正弦或余弦级数奇或偶式周期延拓将代入展开式在即上的正弦或余弦级数例3.将函数展成傅里叶级数.解:令设将F(z)延拓成周期为10的周期函数,理条件.由于F(z)是奇函数,故则它满足收敛定利用

4、欧拉公式二、傅里叶级数的复数形式设f(x)是周期为2l的周期函数,则注意到同理傅里叶级数的复数形式:因此得式的傅里叶级数.例4.把宽为,高为h,周期为T的矩形波展成复数形解:在一个周期它的复数形式的傅里叶系数为内矩形波的函数表达式为为正弦级数.内容小结1.周期为2l的函数的傅里叶级数展开公式(x间断点)其中当f(x)为奇函数时,(偶)(余弦)2.在任意有限区间上函数的傅里叶展开法变换延拓3.傅里叶级数的复数形式利用欧拉公式导出思考与练习1.将函数展开为傅里叶级数时为什么最好先画出其图形?答:易看出奇偶性

5、及间断点,2.计算傅里叶系数时哪些系数要单独算?答:用系数公式计算如分母中出现因子n－k从而便于计算系数和写出收敛域.必须单独计算.习题课备用题期的傅立叶级数,并由此求级数(1991考研)解:为偶函数,因f(x)偶延拓后在展开成以2为周的和.故得得故