Cálculo de coeficientes de la serie de Fourier

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¿Podría alguien decirme dónde va mal mi cálculo?

Entonces integro $$ \ int _ {- 1} ^ 1te ^ {- jn \ pi \ t} \ dt $$ y obtengo

$$ \ frac {e ^ {- jn \ pi \}} {- jn \ pi \} \ text {+} \ frac {e ^ {- jn \ pi \}} {- (jn \ pi \ ) ^ 2} \ text {+} \ frac {e ^ {jn \ pi \}} {- jn \ pi \} \ text {-} \ frac {e ^ {jn \ pi \}} {- (jn \ pi \) ^ 2} $$

al que puedo llegar

$$ \ frac {e ^ {jn \ pi \}} {- jn \ pi \} (1- \ frac {1} {jn \ pi \}) + \ frac {e ^ {- jn \ pi \}} {- jn \ pi \} (1+ \ frac {1} {jn \ pi \}) $$

La respuesta simplificada es

$$ \ frac {e ^ {jn \ pi \} + e ^ {- jn \ pi \}} {- jn \ pi \} $$

Puedo hacer una simplificación simple pero no puedo encontrar la forma de llegar a esa respuesta final

    
pregunta Jordan

2 respuestas

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Lo intento por el largo camino para dar una prueba de su respuesta simplificada y desde el primer paso para asegurarme de que todos sepan de qué estamos hablando (y de tener mucho cuidado con los signos). Problema: $$ \ int _ {- 1} ^ 1te ^ {- jn \ pi \ t} \ dt =? =? = \ frac {e ^ {jn \ pi \} + e ^ {- jn \ pi \}} {- jn \ pi \} $$

Hagámoslo con la integración por partes. La plantilla:

$$ \ int _ {- a} ^ bf '(x) g (x) dx = f (b) g (b) -f (a) g (a) - \ int_ {a} ^ bf (x ) g '(x) dx $$

Elegimos las siguientes sustituciones: $$ f '(x) = e ^ {- jn \ pi \ t} $$ que se integra a $$ f (x) = - \ frac {e ^ {- jn \ pi \ t}} {jn \ pi \ t} $$ y $$ g (x) = t $$ derivado: $$ g '(x) = 1 $$

Siguiente paso, complete, lo que lleva a:

$$ - \ frac {e ^ {- jn \ pi \}} {jn \ pi \} (1) - \ frac {e ^ {jn \ pi \}} {jn \ pi \} (1) - \ int_ {a} ^ b- \ frac {e ^ {- jn \ pi \ t}} {jn \ pi \ t} (1) dt $$

(los primeros dos (1) son los valores para los límites superior e inferior de la integral, el tercero (1) es la derivada g '(x), de $$ g (x) $$, que es 1)

que, si se disuelve más, lleva a (considerar los signos de los límites)

$$ - \ frac {e ^ {- jn \ pi \}} {jn \ pi \} - \ frac {e ^ {jn \ pi \}} {jn \ pi \} - (- \ frac { e ^ {jn \ pi \}} {jn \ pi \} - \ frac {e ^ {jn \ pi \}} {- jn \ pi \}) $$

y, solo resolviendo el término entre llaves (¿cómo podemos borrar los términos?):

$$ - \ frac {e ^ {- jn \ pi \}} {jn \ pi \} - \ frac {e ^ {jn \ pi \}} {jn \ pi \} + \ frac {e ^ {jn \ pi \}} {jn \ pi \} - \ frac {e ^ {jn \ pi \}} {jn \ pi \} $$

que lleva al final a:

$$ \ frac {e ^ {jn \ pi \} + e ^ {- jn \ pi \}} {- jn \ pi \} $$

que es la prueba para su suposición.

saludos

    
respondido por el Coliban
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Suponiendo que \ $ n \ $ es un entero, y expandiendo los exponenciales a \ $ cos \ $ y \ $ sin \ $ términos, todos los términos de \ $ sin \ $ desaparecen, dejando:

$$ \ frac {e ^ {jn \ pi \}} {- jn \ pi \} (1- \ frac {1} {jn \ pi \}) + \ frac {e ^ {- jn \ pi \}} {- jn \ pi \} (1+ \ frac {1} {jn \ pi \}) = \ frac {1} {- jn \ pi} \: 2 \: cos (n \ pi) = \ frac {1} {- jn \ pi} (e ^ {jn \ pi} + e ^ {- jn \ pi}) $$

    
respondido por el Chu

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