PROBLEMAS RESUELTOS DE SERIES DE FOURIER
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- Víctor de la Cruz Robles
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1 PROBLEMS RESUELOS DE SERIES DE FOURIER Ejemplo. Hlle l represeció e serie rigooméric de Fourier pr l siguiee señl f ( e,, mosrd e l figur. SOLUCION. L señl es f ( e,, y pr ese ejemplo: y ω. Primero clculremos los coeficiees, de l fórmul eemos que: + f ( cos ω d Eoces: e cos d u e + b u Por bls de iegrles: e cosbu du ( cosbu + bse bu Relizdo ls susiucioes: y b, se edrá que: e ( cos se
2 Evludo límies: + 4 e ( cos + se e e. + 4 De l form que: cos( ( + se( hor clculremos el coeficiee idepediee. prir de l fórmul: + ( f d e d e e + e e.64 Cocluimos clculdo los coeficiees b : + b f ( se ω d u Por bls de iegrles: e sebu du ( sebu bcosbu u e + b Susiuyedo y b, se edrá eoces: b + 4 e e b ( se cos + 4 se ( cos e se( cos( b e e. + 4 b
3 será: Filmee, l represeció e serie rigooméric de Fourier pr l señl f ( 4 f (.64 + ( e cos + ( e se
4 Ejemplo. Hlle l represeció e serie rigooméric de Fourier pr l siguiee señl f (,, mosrd e l figur. SOLUCION. L señl es f (,, y pr ese ejemplo: y ω. Primero clculremos los coeficiees. De l fórmul eemos que: + f ( cos ω d cos d Uilizdo iegrció por pres: u du d dv cos d v se se se d se cos + cos d se cos + se 4 se + cos se 3 3
5 se cos ( + ( se 3 3 se. Clculdo el coeficiee : + ( f d d 3 + b f se ω d Clculdo el coeficiee b : ( se b d plicdo iegrció por pres: u du d dv se d v cos b cos + cos d
6 b cos cos d + Volviedo plicr iegrció por pres: u du d dv cos d v se Relizdo ls opercioes correspodiees: b cos + se se d b cos + se + cos b cos + se + cos 3 3 b cos + se + cos 3 3 cos b. Filmee, l serie de Fourier pr l señl f es: f ( cos se 3 +
7 Ejemplo 3. Hlle l represeció e serie rigooméric de Fourier pr l siguiee señl, mosrd e l figur. Supog que el iervlo de repeició pr l serie será de +. SOLUCION. cos, L señl f ( se defiirá como: f (, oro cso Pr l serie de Fourier edremos que: y ω. Ddo que l señl f ( iee simerí pr, eoces los coeficiees b. Pr ese cso, solo cosiderremos el cálculo de los coeficiees. Por defiició: f ( cos ω d + Susiuyedo: + + coscos d coscos d Resolviedo l iegrl por bls: Susiuyedo y b, e l iegrl: se b u se + b u cos u cosbu du + b + b se ( se ( + + ( ( + + +
8 Evludo los límies: se se se+ se+ + + se + se se + + se ( se ( + se + + Por ideiddes rigoomérics: se ( ± se ± se cos ± cos se cos cos Eoces: cos cos ( ( + cos cos. ( De l expresió erior obeid pr los coeficiees, se esblece que es expresió es válid pr od excepo pr, ddo que pr ese vlor se produce u ideermició. Se procede obeer dicho vlor, el cul puede obeerse susiuyedo el vlor priculr de, pr ese cso, e l expresió geerl de los coeficiees, es de proceder l cálculo iegrl, l como se muesr coiució: Formul geerl: f ( cos ω d Pr el cso : + + cos d
9 Por ideidd rigooméric: cos ( + cos Eoces: cos d d cos d + + ( se Evludo límies: se + + ( + se Si recordmos el cocepo de cálculo diferecil sobre l regl de L Hopil, és se uiliz pr ecorr el límie de u fució e u puo, cudo e ese puo l fució preser u ideermició. Si plicmos es regl l expresió obeid pr los coeficiees, edremos lo siguiee: Expresió geerl: ( cos plicdo regl L Hopil: d cos ( se dx lim d ( dx se Evludo: De lo erior, se deduce que cosiderció del esudie, iee opcioes pr ecorr el vlor priculr de quel coeficiee (y de igul mer pr culquier coeficiee b dode, produzc u ideermició e l expresió geerl. hor, solo bs hllr el coeficiee idepediee. Segú l fórmul: + ( f d
10 + + d cos se se se ( Luego eoces, l serie de Fourier pr es señl será: f ( + cos + cos cos (
11 PROBLEMS PROPUESOS DE SERIES DE FOURIER Ecuere ls represecioes e serie rigooméric de Fourier pr ls señles mosrds coiució. f( g( y( h( Fució geerriz: cos( RESPUESS. (, f(, Como f ( es impr. ( cos S b ( S se f
12 (b ( ( 4 +, g ( 4, Como f ( es impr. b 8 8 g ( se ( (c 5se, y ( y ( ± Como f ( es pr. b ( 4 y y ( + cos ( 4 ( (d cos, h (, 4 4 b cos ( 4 4 ( 4 y cos 4 h( + cos( 4 se( 4 ( 4 ( 4
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