Çift ve Tek Fonksiyonlar¬n Fourier Serileri
a) f (x), ( ; ) de çift fonksiyon ise,
a
0= 1 Z
f (x)dx = 2 Z
0
f (x) dx
a
n= 1 Z
f (x) cos nx dx = 2 Z
0
f (x) cos nx dx
b
n= 1 Z
f (x) sin nx dx = 0
olurlar. Böylece f (x) çift fonksiyonunun 2 peryotlu Fourier serisi,
f (x) = a
02 +
X
1 n=1a
ncos nx
¸ seklindedir.
b) f (x), ( ; ) de tek fonksiyon ise,
a
0= 1 Z
f (x) dx = 0
a
n= 1 Z
f (x) cos nx dx = 0
b
n= 1 Z
f (x) sin nx dx = 2 Z
0
f (x) sin nx dx
olurlar. Böylece f (x) tek fonksiyonunun 2 peryotlu Fourier serisi,
f (x) = X
1 n=1b
nsin nx
dir.
1
Örnek 1. < x < aral¬¼ g¬nda f (x) = cos x fonksiyonu ile çak¬¸ san 2 periyotlu periyodik fonksiyonun Fourier serisini bulunuz.
Çözüm:
x 2 ( ; ) için, f ( x) = cos( x) = cos x = f (x) olup, f fonksiyonu çift fonksiyondur.
f (x) in Fourier serisi, f (x) = a
02 +
X
1 n=1a
ncos nx ¸ seklinde olacakt¬r. a
0ve a
nFourier katsay¬lar¬,
a
0= 2 Z
0
f (x)dx = 2 Z
0
cos xdx = 2
sin x j
0= 2 sin
a
n= 2 Z
0
f (x) cos nx dx = 2 Z
0
cos x cos nx dx
= 2 1 2 Z
0
[cos( + n)x + sin( n)x]dx
= 1 sin( + n)x
( + n) + sin( n)x
( n)
0= ( 1)
nsin 2
2
n
2; n = 1; 2:::
olduklar¬ndan, istenilen Fourier serisi,
f (x) = cos x = sin
+ 2 sin X
1n=1
( 1)
n2
n
2cos(nx)
olarak elde edilir.
Kompleks Fourier Serileri
f fonksiyonunun kompleks Fourier serisi
f (x) = X
1 n= 1c
ne
inxc
n= 1 2
Z
f (x)e
inxdx
2
¸ seklindedir.
Örnek 2. f (x) = e
2x; < x < olarak verilen fonksiyonun kompleks Fourier serisini bulunuz.
Çözüm:
Istenilen Fourier serisi ·
f (x) = X
1 n= 1c
ne
inxc
n= 1 2
Z
f (x)e
inxdx = 1 2
Z
e
2xe
inxdx = 1 2
Z
e
(2 in)xdx
= 1
2 1
(2 in) e
(2 in)x= ( 1)
n2
1
(2 in) e
(2 in)e
(2 in)= ( 1)
nsinh 2 1 2 in
olup istenilen kompleks Fourier serisi;
f (x) = e
x= sh2 X
1n= 1