97099

Ряды Фурье

Курсовая

Математика и математический анализ

Основные определения. Достаточные условия поточечной сходимости ряда Фурье. Ряд Фурье для четных и нечетных функций. Разложение в ряд Фурье общего вида. Разложение в ряд Фурье по косинусам. Разложение в ряд Фурье по синусам. Графики частичных сумм разложения в ряд Фурье общего вида. Графики частичных сумм разложения в ряд Фурье по косинусам.

Русский

2015-10-13

2.58 MB

3 чел.

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО МАТЕМАТИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ

Ряды Фурье

Выполнил:

Жбанов Илья Михайлович

3О-103С

Проверил: Мартюшова Я.Г.

ст.преподаватель каф.804

Москва

2015г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Основные определения_____________________________________3

2. Достаточные условия поточечной сходимости ряда Фурье_______4

3. Ряд Фурье для четных и нечетных функций____________________4

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Разложение в ряд Фурье общего вида_________________________6

2. Разложение в ряд Фурье по косинусам_______________________11

3. Разложение в ряд Фурье по синусам_________________________15

ПРИЛОЖЕНИЯ

1.Графики частичных сумм разложения в ряд Фурье общего вида__19

2. Графики частичных сумм разложения в ряд Фурье по косинусам_25

3. Графики частичных сумм разложения в ряд Фурье по синусам___31

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ__________________________________37


ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Основные определения

Пусть

Функциональный ряд ,  где

,

, n=0, 1,…

,

называется рядом Фурье функции f(x).

Обозначается

Функция y = f(x) называется кусочно-дифференцируемой на[a; b], если существует разбиение этого отрезка x0 = a < x1 < … < xn-1 < xn = b, такое что существуют                                                                                                                                                    и функции   принадлежат C1 [xi-1 ; xi] (то есть, имеют непрерывную производную на [xi-1 ; xi].


2. Достаточные условия поточечной сходимости ряда Фурье

Теорема Дирехле
       Если функция  
f определена на [a; b] и кусочно-дифференцируема на [a; b], то ряд Фурье функции f сходится в каждой точке x интервала (a; b) к значению ,  а в точках a и b – к значению  .

Если функция f – -периодическая и кусочно-дифференцируемая на промежутке длины периода, то ряд Фурье функции f сходится в любой точке x к значению  .

3. Ряд Фурье для четных и нечетных функций

Лемма Римана
       Если

Для  

Если               , n=0, 1, …
,
,
n=1, 2,…
и

Если  нечетная, то
,
n=0, 1,…
,
,
n=1, 2,…
и


ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Постановка задания

Задание 1. Представить функцию рядом Фурье. Построить график суммы ряда. В MatLab построить графики частичных сумм ряда Фурье.

Задание 2. Разложить функцию в ряд Фурье по синусам кратных дуг. Построить график суммы ряда Фурье. В MatLab построить графики частичных сумм ряда Фурье.

Задание 3. Разложить функцию в ряд Фурье по косинусам кратных дуг. Построить график суммы ряда Фурье. В MatLab построить графики частичных сумм ряда Фурье.

Определим функцию по графику

1. Разложение в ряд Фурье общего вида

Рассмотрим функцию  


Доопределим функцию f1 на всю числовую прямую как -периодическую, где  на всю числовую прямую.


-периодическая, имеет на любом конечном промежутке конечное число точек разрыва первого рода, следовательно, ее можно представить рядом Фурье:

Так как при , то

 

 

 

  Функция f2 кусочно-дифференцируема, значит, существует конечная и непрерывная производная на каждом промежутке. Поэтому ряд Фурье сходится в любой точке числовой прямой.

 S(x) = f2(x) (x – точка непрерывности функции f2)

 (x – точка разрыва функции f2)



2. Разложение в ряд Фурье по косинусам

Рассмотрим функцию , то есть f1(x) – четная

Доопределим функцию f1 на всю числовую прямую как -периодическую, где


Так как f2 – четная, 2L - периодическая, имеет на любом конечном промежутке конечное число точек разрыва первого рода, следовательно, ее можно представить рядом Фурье:  

f2(x) = f(x), следовательно

Функция f2 кусочно-дифференцируема,  значит, существует конечная и непрерывная производная на каждом промежутке. Поэтому ряд Фурье сходится в любой точке числовой прямой.

 S(x) = f2(x) (x – точка непрерывности функции f2)

(x – точка разрыва функции f2)



3. Разложение в ряд Фурье по синусам

Рассмотрим функцию, то есть f1(x) – четная 

Доопределим функцию f1 на всю числовую прямую как -периодическую, где

Так как f2 – четная, 2L - периодическая, имеет на любом конечном промежутке конечное число точек разрыва первого рода, следовательно, ее можно представить рядом Фурье:  

f2(x) = f(x),, следовательно

 

Функция f2 кусочно-дифференцируема, значит, существует конечная и непрерывная производная на каждом промежутке. Поэтому ряд Фурье сходится в любой точке числовой прямой.

 S(x) = f2(x) (x – точка непрерывности функции f2)

(x – точка разрыва функции f2)


ПРИЛОЖЕНИЯ

1.Графики частичных сумм разложения в ряд Фурье общего вида

N=1


N=2


N=3


N=5


N=10


N=50


2. Графики частичных сумм разложения в ряд Фурье по косинусам

N=1


N
=2


N
=3


N
=5


N
=10


N
=50


3. Графики частичных сумм разложения в ряд Фурье по синусам

N=1


N
=2


N
=3


N
=5


N
=10


N
=50


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Битюков Ю. И.

Лекции по математическому анализу

2. Зорич В. А.

Математический анализ (Часть 1)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24902. Ответственность за вред, причиненный источником повышенной опасности 35 KB
  Три позиции по поводу толкования ИПО: Под ИПО понимается деятельность которая не поддается непрерывному и всеобъемлющему контролю человека. Под ИПО понимаются свойства людей или силы природы которые не поддаются полностью контролю человека и не подчиняясь полностью контролю создают высокую степень вероятности причинения вреда жизни здоровью ценностям. Под ИПО понимаются вещи оборудование находящееся в процессе эксплуатации и создающее при этом повышенную опасность для окружающих. Субъекты ответственности – титульные владельцы ИПО.
24903. Сроки защиты гражданских прав: понятие, значение, виды, поря. Сроки осуществления гражданских прав и сроки исполнения обязанностей и их назначение 73 KB
  Сроки осуществления гражданских прав и сроки исполнения обязанностей и их назначение Вопрос № 34. Сроки защиты гражданских прав: понятие значение виды порядок исчисления Общие положения о сроках в гражданском праве. Сроки являются особым видом юридических фактов. Суханова сроки следует выделять в отдельный вид юридических фактов наряду с событиями и действиями с ним не согласен В.
24904. Собственность и право собственности (общие положения) 33.5 KB
  В одних случаях его используют как синоним понятие имущество в других случаях считают что речь идет о сугубо экономическом отношении присвоения а иногда отождествляют с чисто юридической конструкциейправом собственности. Таким образом экономические отношения собственности представляют собой отношения присвоения конкретными лицами определенных благ влекущие его отчуждение от всех иных лиц и предоставляющие возможность хозяйственного господства соединенную с необходимостью несения бремени его содержания. Собственность как экономическая...
24905. Понятие права собственности как субъективного права. Правомочия собственника 42.5 KB
  Конституция РФ не даёт понятия права собственности устанавливая лишь право иметь имущество в собственности владеть пользоваться и распоряжаться им. Толстого не только на раскрытии содержания права собственности но и на практике применения законодательства. В юридической науке стали подниматься вопросы о том исчерпывается ли перечисленной триадой правомочий право собственности.
24906. Приобретение и прекращение права собственности 68.5 KB
  Приобретение и прекращение права собственности. Приобретение права собственности. Основаниями возникновения права собственности являются различные правопорождающие юридические факты обстоятельства реальной жизни которые влекут возникновение права собственности. Эти основания называются титулами собственности.
24907. Право общей собственности граждан (понятие, виды, осуществление) 71 KB
  Таким образом общая собственность не является какойто новой особой разновидностью формой собственности она основывается на существующих формах собственности. Право общей собственности в объективном смысле совокупность правовых норм закрепляющих регламентирующих и охраняющих принадлежность составляющего единое целое имущества одновременно двум и более лицам. Право общей собственности в субъективном смысле право двух или более лиц сообща и по своему усмотрению владеть пользоваться распоряжаться принадлежащим им имуществом...
24908. Понятие гражданского права. Гражданское право как частное право 39 KB
  Понятие гражданского права. Гражданское право как частное право Гражданское право – стержневая базисная отрасль права любой развитой правовой системы. Своим происхождением гражданское право обязано древнейшей части римского частного права ius civile ius Quiritum – праву исконных граждан Рима. Со временем гражданское право охватило собой большую часть норм права частного и стало нередко с ним отождествляться.
24909. Гражданское законодательство: понятие, система, проблемы совершенствования 47.5 KB
  Однако в актах ГЗ ГП нормы преобладают. Однако имеются и императивные нормы. Более того в случае сомнения следует исходить из презумпции императивности нормы гражданского права. Следует иметь в виду что нормы ГП нередко содержатся и в законодательстве о хозяйственной деятельности коммерческом или предпринимательском законодательстве.
24910. Общая характеристика зарубежного гражданского и торгового права 39 KB
  Общая характеристика зарубежного гражданского и торгового права Гражданское и торговое право являются важнейшими отраслями зарубежного права. Гражданское т торговое право – две отрасли две тесно переплетающиеся ветви частного права. Наличие в зарубежном частном праве гражданского и торгового права принято называть дуализмом частного права. В университетах ФРГ Испании Японии и многих других стран отдельно преподаются нередко самостоятельными кафедрами курсы гражданского и торгового права.