PX153 - J10 - examples

Q1

a0=1L∫−LLf(x)dx=11∫02xdx=2an=∫02xcos⁡(nπxL)dx=[xnπsin⁡(nπx)]02−∫021nπsin⁡(nπx)dx=1(nπ)2[cos⁡(nπx)]02=1(nπ)2(cos⁡(2nπ)−1)=0bn=∫02xsin⁡(nπx)dx=1nπ([xcos⁡(nπx)]02−∫02cos⁡(nπx)dx)=−2nπ+[sin⁡(nπx)(nπ)2]02=−2nπ∴f(x)=1+∑n=1∞(−2nπ)sin⁡(nπx)

Q2

a0=1π∫−ππcos⁡(αx)dx=2π∫0πcos⁡(αx)dx=2πα[sin⁡(αx)]0π=2απsin⁡(απ)an=1π∫−ππcos⁡(αx)cos⁡(nx)dx=2π∫0π12cos⁡((α+n)x)+cos⁡((α−n)x)dx=1π[sin⁡((α+n)x)α+n+sin⁡((α−n)x)α−n]0π=1π(sin⁡((α+n)π)α+n+sin⁡((α−n)π)α−n)

Q3

f(x)={0x∈[−π,−π2)1x∈[−π2,0)−1x∈[0,π2)0x∈[π2,π) bn=1π(∫π20−sin⁡(nx′)(−dx′)−∫0π21sin⁡(nx)dx+0)=1π(−∫0π2sin⁡(nx)dx−∫0π2sin⁡(nx)dx)=−2π∫0π2sin⁡(nx)=−2π[−cos⁡(nx)n]0π2=2πn[cos⁡(nπ2)−1]0π2n=1,5,9,...:cos⁡(π2)=0bn=−2nπn=2,6,10,...:cos⁡π=0bn=−4nπn=3,7,11,...:cos⁡(3π2)=0bn=−2nπn=4,8,12,...:cos⁡(2π)=0bn=0

Q4

f(x)=x in [−π,π)

f(x)=2sin⁡x−22sin⁡(2x)+23sin⁡(3x)−24sin⁡(4x)+...

Q5

f(x)=|x|=π2−4π(cos⁡x+cos⁡3x9+cos⁡5x25+...) 0=π2−4π(1+19+125+...)π28=1+19+125+...π28=∑n=0∞1(2n+1)2

Q6

f(x)=x=2sin⁡x−22sin⁡(2x)+23sin⁡(3x)−24sin⁡(4x)+... π2=2(1−13+15−17+19+...)=∑n=0∞(−1)n2n+1