2023數(shù)分Day59(傅里葉級數(shù)2:求展開式二)
一、整體感受
1、略微麻煩,相比之前一節(jié),這里x取的時候需要觀察;
2、對于反三角函數(shù)的性質需要一定的復習



二、需要復習的一些知識點
1、一些三角函數(shù)性質
sin(aπ)≠0,(這里是a,不是n,a∈(0,1))
sin(a+n)π=sin(aπ+nπ)=(-1)^n*sinaπ
2、積化和差以及和差化積公式(注意積化和差口訣中“異名函數(shù)取正弦”,這句話的意思針對本題就是“同名函數(shù)取余弦”)
(1)積化和差公式記憶口訣:
積化和差得和差,余弦在后要相加;
異名函數(shù)取正弦;正弦相乘取負號!
(2)和差化積公式記憶口訣:
正+正,正在前;余+余,余并肩;
正-正,余在前; 余-余,負正弦!
3、對于計算過程中,可以先觀察,不要死算!
利用奇偶函數(shù)的性質來操作。
對于反三角函數(shù)的話可以利用奇偶函數(shù)對于【-π,π】轉換成【0,π】的情況中,此時可以讓函數(shù)的取值分在【0,π/2】和【π/2,π】兩段,不需要去看【-π,0】的情況。
4、比較arcsin(sinx)和arcsin(cosx)的Fourier級數(shù)展開結果
三、具體題目
1(北京師大)
第一問:
由于f(x)是偶函數(shù),所以bn=0;
再去算a0,an(算an過程需要用到積化和差公式);
符合收斂定理,寫出f(x);
令x=0,去變形轉換便可以得到。
第二問:
觀察到第一問要證的和第二問的關系,發(fā)現(xiàn)第一問是sinaπ,第二問是sinx,所以不妨讓x=aπ,于是a=x/π
化簡即可,同時關注到要證明的一個是π,一個是積分,不如讓π化成在【0,π】上的被積函數(shù)為1的積分;
繼續(xù)觀察已知式子中有π/x,而要驗證的式子是sinx/x,二者相差啥就做啥,于是對于已知式子入手,對于π/x,同乘sinx,同除π,便可得到。
注:做出這兩道題的關鍵就在于觀察



2(廣西大學)
①先算f(x),由于是奇函數(shù),注意f(x)要分成幾段,因為arcsin(sinx)=x,x∈【-π/2,π/2】,剩下兩段范圍是不一樣的,所以另外兩段函數(shù)值需要變量替換算(對于【-π,-π/2】這段上,令x+π=t,此時t∈【0,π/2】;對于【π/2,π】這段上,令x-π=t,則t∈【-π/2,π/2】)最后把t換成x即可。
②由于f(x)是奇函數(shù),所以an=0;接著算bn(算bn的過程,注意要先觀察再算,【-π,π】可以變?yōu)?倍的【0,π】)
③利用收斂定理,得到f(x)的Fourier級數(shù)展開式。




補充:arcsin(cosx)的Fourier級數(shù)展開式
(比較一下arcsin(sinx)的Fourier級數(shù)展開式的結果區(qū)別)

