Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Lektsia_22

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
17.03.2016
Размер:
423.16 Кб
Скачать

Лекція 22. Ортогональна система функцій. Ряд Фур’є за ортогональною системою функцій.

Означення. Дві функції

і

, визначені на

проміжку

називаються ортогональними в цьому

проміжку, якщо їх добуток має інтеграл рівний нулю

Нехай на відрізку

задано нескінченну

систему функцій

 

(1)

інтегрованих в цьому проміжку разом з їх квадратами.

Тоді, якщо функції даної системи попарно ортогональні

і виконується умова

для

то її будемо називати ортогональною системою функцій на .

Якщо при цьому буде виконуватися умова тоді розглянута вище система функцій

називається ортонормованою.

Якщо ця умова не виконується, тоді можна перейти до системи функцій

яка буде ортонормованою.

Важливим прикладом ортогональної системи функцій є тригонометрична система

(2)

в проміжку

.

∫ ∫

одержуємо, що система функцій (2) – ортогональна.

Помноживши тригонометричні функції (2) на певні множники, одержуємо ортонормовану систему:

√ √ √ √ √

Системи функцій

і

будуть ортогональними на відрізку

.

Системи функцій

і

будуть ортогональними на відрізку

.

 

Нехай функція

розкладається в ряд за

 

функціями ортогональної системи (1)

 

 

 

 

(3)

Нехай ряд (3) – рівномірно збіжний на

.

Визначимо коефіцієнти

. Помножимо обидві

частини рівності (3) на

і результат почленно

проінтегруємо

 

(4)

Ряд (3) називають рядом Фур’є функції за системою ортогональних функцій (1), а коефіцієнти цього ряду, коефіцієнтами Фур’є.

Приклад 1.

 

 

 

Розкласти

-періодичну функцію

 

в ряд

 

Фур’є на відрізку

.

 

 

Використовуючи формули (

 

 

 

 

 

(

 

) |

 

 

 

|

|

 

 

 

| ∫

 

 

 

 

 

|

 

 

 

Приклад 2.

Розкласти в ряд Фур’є функцію періоду .

{

 

Задана функція на відрізку

–кусково-

монотонна і має в точках

розриви

першого роду, тобто задовольняє умови теореми Діріхле,

Обчислимо коефіцієнти Фур’є:

 

( ∫

∫ )

|

( ∫

)

(

 

|

 

| )

 

 

{

( ∫

)

(

 

|

 

| )

 

 

|

|

Запишемо розклад в ряд Фур’є:

∑ ∑

У точках розриву сума ряду

Отже (

)

Приклад 3.

Розвинемо в ряд Фур’є функцію

| |

Функція неперервна , функція кусково-монотонна, тобто задовольняє умови теореми Діріхле.

 

|

 

 

 

|

|

 

(

 

 

 

) |

 

 

 

(

 

 

 

)

 

 

{

При

 

 

|

Отже,

Для

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]