Matematik

Konvergens af Fourierrække

04. november 2015 af hammer26 (Slettet) - Niveau: Universitet/Videregående

en funktion u(t) = \frac{1}{3}t^{3} ,t\in \left [-\pi ; \pi \right [ , jeg har skitseret funktionen i vedhæftede fil i intervallet [-2π;2π]

Så skal jeg besvarer om Fourierrækken konvergerer for u mod u(t) for alle t∈]-π;π[, samt hvad Fourierrækken konvergerer mod for t = π

I følge skitsen er det en ulige funktion. Jeg har så forsøgt at integrere funktionen

\frac{1}{\pi }*\int_{-\pi }^{\pi }\frac{1}{3}t^{3}sin(nt)dt = \frac{1}{3\pi }\int_{-\pi }^{\pi }t^{3}sin(nt)dt og er ved hjælp af Maple kommet frem til at Fourierrækken er lig med -\frac{2}{3}\frac{\pi ^{2}}{n}(-1)^{n} = -\frac{2}{3}\frac{\pi ^{2}}{n}sin(nt) = -\frac{2}{3}\frac{\pi ^{2}}{(2n-1)}sin(nt)

De 2n-1 er fordi funktionen er ulige. Hvordan undersøger jeg så de for de to forskellige konvergenser?

Vedhæftet fil: opgave520.jpg

Brugbart svar (0)

Svar #1
04. november 2015 af peter lind

f(t) er differentiabel i det indre af intervallet og den afledede har en grænseværdi for t gående mod endepunkterne. Så er rækken konvergent. I endepunkterne vil den gå mod middelværdien af funktionsværdien


Svar #2
04. november 2015 af hammer26 (Slettet)

Du vil vel ikke være rar at vise det som eksempel? Jeg forstår ikke hvad det er jeg skal gøre for at bevise de to ting.


Brugbart svar (0)

Svar #3
04. november 2015 af peter lind

Jeg benytter en sætning om konvergens af fourierrækker. Det kan selvfølgelig være, at du ikke kender den; men så må der bruges en anden sætning. Jeg ved ikke hvilken du kender så du må nok slå op i din bog for at se hvilken sætninger om konvergens, du kender.

Med hensyn til et eksempel kunne jeg bruge den opgave som er i #0; men det vil næppe hjælpe dig. I din graf skal du gå ud fra at den bliver gentaget efter 2π og inden -2π. Du vil så se at det er en differentiabel funktion undtagen i disse punkter


Svar #4
04. november 2015 af hammer26 (Slettet)

Jeg må sige at jeg ikke fatte min lærebog ret meget. Jeg er en af dem som forstår det bedre når jeg får gennemgået et eksempel hvor teorien bruges, desværre.

Hvis du stadig gider hjælpe mig, hvordan ville du så gribe det an hvis du havde den u(t) funktion fra #0 og skulle vise om Fourierrækken konvergerer for u mod u(t) for alle t ∈]-π;π[ ? Og hvad den konvergerer mod for t=π ?

 


Svar #5
04. november 2015 af hammer26 (Slettet)

Altså angående det første spørgsmål, så konvergerer den mod u(t) for alle t ∈ ]-π;π[ fordi funktionen er stykvis differentiabel i alle punkter undtagen i π og -π ?


Brugbart svar (1)

Svar #6
04. november 2015 af peter lind

#5 Det er lige netop den sætning jeg brugte. Funktionen er jo ikke bare stykvis differentiabel. Den er differentiabel i hele det åbne interval


Svar #7
04. november 2015 af hammer26 (Slettet)

Okay, så er jeg med på den første.

Kan du hjælpe mig med den anden så også hvis t=π?


Svar #8
04. november 2015 af hammer26 (Slettet)

Hvis t=π så er den ikke en del af intervallet, men hvad konvergerer den imod ?

Kan du hjælpe mig med det sidste her ?


Brugbart svar (1)

Svar #9
04. november 2015 af peter lind

Det er egentlig også den samme sætning; men i en mere fuldstændig form. Den siger at i diskontinuerte punkter konvergerer rækken mod middelværdien i det diskontinuerete punkt. I denne opgave er funktionen -udvidet så den er periodisk-   diskontinuert i endepunkterne. Så gænseværdien er middelværdien i endepunkterne


Svar #10
04. november 2015 af hammer26 (Slettet)

Okay, er der en måde at regne den middelværdi ud på ?

Jeg skal så bruge middelværdien en det diskontinuerte punkt π som ikke en en del af det definerede interval.

Jeg skal bruge grænseværdien u(-π) + u(π) *1/2 = 0

Så konvergerer den mod 0 for t = π ???

 


Brugbart svar (1)

Svar #11
04. november 2015 af peter lind

ja. der skal nu stå Så konvergerer den mod 0 for t -> π


Svar #12
04. november 2015 af hammer26 (Slettet)

Tusind tak for hjælpen


Skriv et svar til: Konvergens af Fourierrække

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.