考研傅立叶级数

考研傅立叶级数

傅立叶级数是将周期函数展开成一系列正弦波和余弦波的线性组合,是数学分析中的一个重要概念。以下是傅立叶级数的基本知识:

傅立叶级数定义

对于周期为 \(2\pi\) 的函数 \(f(t)\),其傅立叶级数可以表示为:

\[ f(t) = \frac{a_0}{2} + \sum_{n=1}^{\infty} \left( a_n \cos(nt) + b_n \sin(nt) \right) \]

其中,

\(a_0\) 是函数的直流分量,

\(a_n\) 和 \(b_n\) 分别是第 \(n\) 次谐波的余弦和正弦系数,

\(n\) 是正整数,

\(t\) 是时间变量。

计算傅立叶系数

傅立叶系数 \(a_n\) 和 \(b_n\) 可以通过下面的积分公式计算得到:

\[ a_n = \frac{1}{\pi} \int_{-\pi}^{\pi} f(t) \cos(nt) \, dt \]

\[ b_n = \frac{1}{\pi} \int_{-\pi}^{\pi} f(t) \sin(nt) \, dt \]

收敛性