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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS
DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA Y CC.
CALCULO AVANZADO:
SERIES DE FOURIER:
Ejercicios resueltos y propuestos.
Prof. Jorge Inostroza L.
1.- Hallar el período de la función: f ( x)  Sen(
2
ba
)x .
Solución:
Si Sen(
2
ba
Sen(
) x  Sen u  Sen u  Sen(u  2 ) Si T es el período
2
ba
) x  Sen(
2
ba
2
ba
T  2
Por ejemplo si f ( x)  Sen(
( x  T ))  Sen(
2
ba
x
2
ba
T )  Sen(u  2 ) 
a bien T  (b  a) el período buscado.
3
10
2
) x y como f ( x)  Sen
el período será .
10
5
3
3
2.- Probar que si f ( x) ,,ttiene período p
p;; f ( x) tiene período
p

.
Solución:
f ( x)  f ( ( x  T ))  f (x  p)  T  p ó T 
p

.
x
1


Del mismo modo entonces f ( ) tendrá período T  p (Basta cambiar  por
el período de Sen
2
ba
x será T  2 
ba
2
).Entonces
o sea b-a.
1
x
Y el período de Cos
2
será
l

 2l .
l
3.- Pruebe que la función :
f ( x)  Sen x 
1
Sen 3x 
3
1
Sen 5 x , es de período 6
5
Solución.
Sen x , tiene periodo
2k1
2k 2 
Sen 3x “
“
3
2k 3
haciendo k1  3 k 2  9 y k 3  15 cada una será de período 6 .
Sen 5 x “
“
5
Y por lo tanto la función dada.
4.- Pruebe la ortogonalidad de la base:
1; Cosx; Senx;.....................Coskx; Senkx............... 
Solución:

1 Coskx   Coskxdx  0



1 Senkx   Senkxdx  0



 Cosnx  Sen mxdx  ........  0
Cos nx Sen mx 



 Cos nx  Cos mxdx  .......  0
Cos nx Cos mx 



 Sen nx  Sen mxdx  ........  0 .
Sen nx Sen mx 


5.- Si la fun
función
ción : f (t )  Cos t  Cos  t es de periodo “p”.Demostrar que existen m,n
enteros tal :



m
n
Solución.
2
Cos t  Cos  (t  p)   p  2m
Cos  t  Cos  (t  p)  p  2n . Luego el cuociente 



m
n
.
6.- Pruebe que la función f (t )  Cos (10t )  Cos (10   )t , no es periódica.
Solución.
m
10

10   n
 esto no es posible pues
pues el primer miembro es un entero .
 10(m  n)  
Del ejemplo anterior Si fuera periódica tendríamos:
2
2
7.- Pruebe que la función : f (t )  10 Cos t , es de período  .
Solución.
f (t )  10 2 (
1  Cos 2t
) = 50(1  Cos 2t ) , Como Cos 2t tiene período
1
2 , la función lo es.
2
2
8.- Encontrar el período de la función: f (t )  Cos
t
3
t
 Cos .
4
Solución.
Cos
Cos
t
3
t
4
es de período 6
es de período 8  , luego ambas lo son de período 24 
9.- Determinar los coeficientes de Fourier, de la función:
0

f ( x)   / 2
0

  x  0
0 x  /2
 /2  x 
3
Solución.

1  /2 
Los coeficientes serán: a 0   f ( x)dx =
dx =……….= .

4
  2
 
1 

1
1 /2 
a k   f ( x)Coskxdx 
Coskxdx  ..........
Senk =

 
 0 2
2k
2
1
1
 2k ........k impar

1
1 
1  /2 

1
bk   f ( x ) Senkxdx 
Senkxdx  .......... (1  Cosk ) =  ......k  2,6,10,14...

2k
2 k
 
 0 2
0 .......k  4,8,12,16


  x......    x  0
10.- Encontrar la Serie de Fourier de la función: f ( x)  
 x..............0  x  
Solución.
Como lo muestra el gráfico es una función par
luego su Serie será :
a0

2
1
 0
  a k Coskx , con a 0 
2
 xdx  
0........k par

a k   xCoskxdx  ........ 2 (Cosk  1)    2
 0
k
 k 2 ....k impar
2
1

La S de F será:
2

Cos (2k  1) x
1
(2k  1) 2
 2
11.- Si f(x) = Cos (  x ),   
  ;  una constante no entera. Probar que a partir de su
Serie de Fourier.

Sen 
 2 (
1
2
2

1
2
 1

1
2
 2
2

1
2
  32
 ............)
4
Solución.
Se trata de una función par ,luego bk  0 y a 0 
1 
 
Cos  xdx 

ak 
ak 
ak 
ak 
2
2

Sen 
1
 Cos  x  Cos kxdx =  0  Cos(  k ) x  Cos(  k ) x  dx
 0
1  Sen(  k ) x


 k

1  Sen  Cosk


 k
2  1k
 k


1  Sen(  k ) Sen(  k ) 


  
 k

0     k
Sen(  k ) x 
Sen  Cosk 
 k
=

 1k Sen  1

1 



  k   k 
Sen .
 2  k 2 
Luego la representación quedará:
Cos x 
Sen

2 (1) k Sen Sen  1
(1) k Coskx 
  2 
 ; si x = 0


2
2

( 2  k 2 ) 
 (  k )
1


 1
(1) k 

.
 2  2   2
2 
Sen
2
(
)



k



12.- Determinar la representación en Serie de Fourier para la función
función
f ( x)  
0
x
  x  0
0 x
Graficar la extensión periódica que
que ella representa y probar que:
2
8


1
1
(2k  1) 2
.
Solución.
Fig.
5
a0
La serie debe ser de la forma:
a0 
1
2

  a k Coskx  bk Senkx ; donde :
1
0..............k ..... par

a k   xCoskxdx 
(Cosk  1)    2
2
 0
k
k 2 ...........k ....impar
1

 xdx  2
 0
1

bk  1 xSenkxdx  1 (1) k 1 . Luego la representación será:
k
 0

f ( x) 

2
Cos (2k  1) x
4   (2k  1) 2

(1) k 
+
Senkx .
2k
En x = 0 la serie converge al valor de la función, por ser continua 
0

4

2 
1

 1 (2k  1) 2
Sin embargo en


2
8


1
1
(2k  1) 2
.
  converge al valor promedio de los limites laterales o sea a
resultado es el mismo.

y el
2
Fig
13.- Hallar la Serie de Fourier parta la función f ( x)  
x
  x
 / 2  x   / 2 .
 / 2  x  3 / 2
Solución.
Fig.
Aquí el intervalo es ( / 2,3 / 2) por lo que la serie debe tener la fórmula más general
aunque (b-a) = 2  , luego será de la forma.
6
a0
  a k Coskx  bk Senkx , siendo a0 
2
ak 
1

 /2
3 / 2
3 / 2
 / 2
 /2
 /2
1   / 2

   / 2
3 / 2

 /2

xdx 
 (  x)dx  = 0
(  xCoskxdx   Coskxdx   xCoskxdx ) = 0
 /2
3 / 2
3 / 2
bk  1 (
xSenkxdx 
Senkxdx  xSenkxdx )
  / 2
 /2
 /2



=
3 (1) k 1 ........k impar 1 0................k impar
= 2


2k (1)k .........k par
 k 0................k par
Luego la serie de Fourier para esta función queda:
3(1) k
(1) k
  (2k  1) 2 Sen(2k  1) x  4k Sen2kx.
Observación.
Nótese que al trasladar el gráfico
gráfico de la función dada hacia
hacia la izquierda en  / 2 se
transforma en una función par cuya serie no es la misma.
14.- Encontrar la Serie de Fourier y su Serie de Cosenos para la función:
1 / 2  x................0  x  1
 x  3 / 2...............1  x  2
f ( x)  
Fig.
Solución.
a)
a0
2
Como el intervalo es de dimensión 2 la Serie tomará la forma:
  a k Cos kx  bki Senk x ,
7
2
1
2
con a 0   f ( x)dx   (1 / 2  x)dx   ( x  3 / 2)dx  0
0
0
1
0...........k par

a k   (1 / 2  x)Coskx dx   ( x  3 / 2)Cos kx dx =………  4
0
1
 k 2 2 ....k impar
1
2
0...........k par

bk   (1 / 2  x) Sen kx dx   ( x  3 / 2) Sen kx dx =………..  3
0
1
 k ......k impar
1
2
Así la S de F quedará:
4


Cos(2k  1)kx
2
(2k  1)
2

3


Sen(2k  1)kx
(2k  1)
b) La extensión par de la función hace que la Serie sea
: a20   a k Cos k2 x con (b-a) = 4
k
12
12
Donde a 0  2   f ( x)dx  0 y a k  2   f ( x)Cos xdx
20
2
20
1
1
2
1
32
k
k
k
k
a k   Cos
x dx   xCos
x dx   xCos
xdx   Cos
xdx =
2
2
2
21
2
0 2
0
1
16
…………………….= 2 2 si .k  2,6,10..........(4k  2) .
k 
La Serie:
(4k  2)
x .(¿)
16  Cos
2
2
2

( 4 k  2)
15.- Sea la función f ( x)  Senx
a) determine el período. b) Pruebe que es par
c) encuentre la S de F. en   / 2,  / 2.
Fig.
8
Solución.
Sen ( x   )  SenxCos  CosxSen   Senx  Senx , período  , que el gráfico
también confirma.
b) Sen( x)   Senx  Senx par.
c) La S de F. será :
a0  2 
a0
2
  a k Cos 2kx ; pues el in
intervalo
tervalo es de magnitud  ,donde
2  /2
1


0
Sen xdx 
ak 
1  /2

0
Senx  Cos 2kxdx 
2k
 (4k  1).
quedando .
1 2 kCos2kx

. Como la serie pedida.
2   (4k  1)
16.- Sea la función y = f(x) seccionalmente continua, par y de período 4l e impar respecto a
la recta x  l .Deter
.Determinar
minar que ssuu Seri
Seriee de Fouri
Fourier
er pa
para
ra f(
f(x)
x) es
está
tá da
dada
da po
por:
r:
(2n  1)
1 a2n1Cos 2l x con

a 2 n 1 
2l

l 0
f ( x)Cos
(2n  1)
x
2l
Fig.
Solución.
bn  0
2l
2l
l
1 2l
1 2l
a0 
f ( x)dx   f ( x)dx . Pero  f ( x)dx   f ( x)dx   f ( x)dx
l 0
2l 2l
l
0
0
l
l
0
0
=  f ( x)dx   f ( x )dx  0
9
an 
1 2l

l 0
f ( x )Cos
n
2l
1l

n
1l
n
1 l
n
1l
n
x
1l
2l
n 
x  Si x  2l  u .
x   f ( x )Cos
  f ( x )Cos
l
l 0
2l
2

l
n
0

n
(u )(du ) 
a n   f ( x)Cos
x  f (u )Cos
2l
2l
l 0

l

0

a  l  f ( x)Cos 2l x  f (2l  x)Cos 2l (2l  x)( dx)  ; f (2l  x)   f ( x)

 0
l
n
n


n 
n
n
n
dx  f ( x) Cos
2lCos x  Sen 2lSen x dx 
a n   f ( x)Cos
2l
2l
2l
2l
2l  
l 0

0

l


n
x dx + (1) n 1 f ( x)Cos
x dx 
a n   f ( x)Cos
2l
l 0
2l

0

0

an =  2 l
n
(
)
f
x
Cos
dx
 
0
2l
l
17.- Sea
a0
2
l

si n par
si n impar
 a 2 n1 
2l
f ( x)Cos
l 0
(2n  1)
dx
2l

  (a k Coskx  bk Senkx) , la Serie de Fourier de f(x).Si g ( x)  f ( x   ) ,
1
mostrar que la Serie de Fourier de g(x) es
a0
2
  (1) k (a k Coskx  bk Senkx)
Solución.
Fig
Nótese que el gráfico de g(x)
g(x) se obtiene desplazand
desplazandoo el de f(x) a la derecha en  ,entonces:
Si g ( x)  A0   Ak Coskx  Bk Senkx
2
donde 0<x< 2 pues    x    
10
A0 
A0 
1 2
1 2
hacemos u=  
 g ( x)dx   0 f ( x   )dx , si hacemos
 0
1 
 f (u )du  a0
 
Ak 
1 2
1 2
 g ( x)Coskxdx   0 f ( x   )Coskxdx
 0
1 
 f (u )Cos(u   )du
Ak 
 
Ak 
Ak 
   u   , luego
1
1


1 
 f (u )Cos(u)Cos   Sen uSen  du
 
f (u )Cos (u )Cos du =  (1) f (u )Cos (u )du  (1) a .

 
k
k
k
Igualmente para Bk .
18.- Sea t  R y f ( x)  Cos (tSenx).
a) Probar que f(x) es par y de período 
b) Escrib
Escribaa los coeficientes y la Serie de Fourier si x  0,  
c) Probar que para a0 (t ) se tiene : ta0 ' ' a 0 'ta 0  0 .
Solución.
x    ;  
a) f ( x) par sii f ( x)  f ( x)
f ( x)  Cos (tSen( x)  Cos (tSen( x))  Cos (tSenx) luego es par.
¿ f ( x)  f ( x   ) ?
f ( x   )  Cos(tSen( x   ))  Cos (t ( Senx))  Cos(tSenx)  Cos (tSenx)  f ( x).
b) a0 
2
2
 Cos(tSenx)dx a   0 Cos(tSenx)Cos2kxdx
 0
k
2
bk   0 Cos(tSenx) Sen2kxdx.

11
c) Si a0 (t ) 
2
2
 Cos(tSenx)dx  a'0 (t )   0 (Sen(tSenx))  Senxdx
 0
a ' ' 0 (t ) 
2
 Cos (tSenx )  Sen xdx.
 0
2
Luego:

2
  tCos (tSenx)  Sen x  Sen(tSenx)  Senx  tCos (tSenx) dx .
ta ' ' 0  a ' 0 ta 0  2
 0
Pero como: Si u  Sen(tSenx)  du  Cos(tSenx)  tCosxdx
dv  Senxdx  v  Cosx
Entonces:



0 Sen(tSenx)  Senxdx  Sen(tSenx)  Cosx  0 tCos(tSenx )  Cos xdx  0 tCos (tSenx)  Cos xdx
2
2
Reemplazando se cumple.
19.- Si f ( x)  e x
0  x  2 . Obtener la Serie de Fourier de g(x) ,función par de
período 8 tal que g(x) = f(x)
f(x) en 0  x  2.
Solución.
Fig.
Hacemos g(x) como la extensión par de la fu
función
nción f(x) extendida al 0  x  4
e x
f e ( x)  
0
0x2
2 x4
Así g(x) es la extensión par de f e ( x) , por lo tanto:
g ( x) 
a0
2
  a k Cos
k
4
x  bk Sen
k
4
x;
12
12 x
1
14
Con a0   f ( x)dx   e dx  (e 2  1)
20
2
20
(1) k  1
8e
1
k

a k   e x Cos
xdx  ........... 
2 2 
20
4
16  k  (1) k 1 k
4

2
k par
2
k impar
20.- Probar la relación de Parseval:
1
p
a0
2
 (a  b ) .
f ( x)dx 
2 
p 
2
2
k
2
k
p
Solución.
Si f ( x)  SC  p; p  y f ( x) 
p
f ( x)

f ( x) 

f 2 ( x)dx 
p
a0
2
a0
2
  a k Cos

f

p
(1 f )   a k (Cos
p
Pero 1 f   f ( x)dx  pa0
k

Cos
p
k
p
x  bk Sen
k
x  pa k
p
x

k
p
x
f )  bk ( Sen
f

Sen
k
k
p
p
x

f)
x  pbk
 a 0 2
2
2 
 p f ( x)dx  p  2  ak  bk 

p
2
21.- Hallar la Serie de Fourier de solo cosenos para la función: f(x)= x en 0,2 y mediante la
relación de Parseval, probar que :
2
96


1
1
(2k  1) 4
.
Solución.
Haciendo la extensión par de f(x) a  2;2
13
k par
0
12
k

a k   xCos
xdx  
8
20
2

 2 2 k impar
2
a0 
0 xdx  2
 k 
2
p
16 1
8
Aplicando Parseval:  x dx    f 2 ( x)dx  y
3
3
2
a0
2
2
2
  ak 2 
p  p4

4
64
1
 4


4
2
96
 (2k  1)
(2k  1) 4
22.- Si a k y bk
son los coeficien
coeficientes
tes de Fourier para f(x) .Enton
.Entonces:
ces:
lim a k  lim bk  0
k 
k 
Solución.
Siendo:
1
p
a
f ( x)dx  0   (a  b ) y que la serie es convergente, enton
entonces
ces su

2
p
2
2
k
2
k
p
termino general tiende a cero o sea lim (a k 2  bk 2 )  0  a k  0  bk  0.
k 
Ejercicios propuestos.
1.- Escribir la Serie de Fourier de las funciones:
b) f ( x)  Senx 0  x  1
  x  
 x     x  0
Graficar la extensión periódica d) f ( x)  e  x
c) f ( x)  
x   0  x  
a) f ( x)  e x
0

e) f ( x)   / 2
0

0

f) f ( x)  x
-1<x<1
  x  0
0  x  /2
 /2  x 
  x  0
0  x   Graficar su extensión periódica y evaluar en x = 0
14
2.- Si f ( x)  1  x

serie numérica: 
1
1  x  1 ,hallar su Serie de Fourier y deducir la convergencia de la
1
(2k  1) 2
3.- Determinar la Serie de Fourier para la función f ( x)  x
4  x  4 con ello deducir
la convergencia numérica del ejercicio anterior.
4.- Desarrollar en serie de cosenos la función f(x)= Sen x y analizar su convergencia
convergencia para x
= 0.
5.- Desarrollar
Desarrollar en Serie de Fourier f(x) = x 2

2
16

0  x  2 , y con ello pruebe que
1
k2

 1

6.- Dada la función de impulso unitario: f ( x)  1


 1
  x  0

0 x
2

2
 x

¿Cuál es el valor
valor de la ser
serie
ie si a) x  k b) x= (2k  1) , k  Z ?
2
15
CALCULO AVANZADO: INTEGRAL DE FOURIE
FOURIER.
R.
Ejercicios resueltos y propuestos.
1.- Encontrar la integral de Fourier para la función: f ( x) 
0

x0
1/ 2
x0
e  x

x0
Solución.
Si la integral converge, escribimos: f ( x) 
1
 A(w)Coswx  B( w)Senwxdw donde :
 0

A( w) 

 f (v)Cos(wv)dv
B( w) 



e  v (Coswv  wSenwv ) 
v
A( w)  e Cos( wv)dv 
0

0
 f (v) Sen(wv)dv
v
B ( w)  e Sen( wv)dv 
1 w
e  v ( Senwv  wCoswv ) 
1 w
2
1
0 = 1  w2
2
0

w
1  w2
Luego:

1  Coswx  wSenwx

1
f ( x)  
dw Si x = 0   
dw
2
2 0 1  w2
 0
1 w
1 / 2

Coswxdw  1 / 4
w

0

Senw
1
2.- Demostrar que :

 0
0  x 1
x 1
x 1
Solución.
La integral corresponde a una función par puesto que B( w)  0 , luego consideremos la
1 / 2
0  x 1

x 1
función extendida par: f ( x)  ! / 4
0
x 1


Así A( w)  2 1 / 2Coswvdv 
0
Senw
w
 f ( x) 
1  senw
 w Coswxdw
 0
16
3.- Demostrar que:
1 / 2Senx
1  Senw
Senwxdw


 0 1  w 2
0
x
x
.
Solución.
La integral representa a una función impar, pues A( w)  0 y B( w)  Senw2 , luego debemos
1 w
  x  
1 / 2Senx
considerar la extensión impar : f i ( x)  
x 
0

De ese modo A( w)  0
y
B ( w) 

 f (v) Senwvdv  1 / 2SenvSenwvdv 



1
B ( w)   SenvSenwvdv   Cos (1  w)v  Cos (1  w)v dv
20
0
B ( w) 
B( w) 
Así

1
1 1
Sen(1  w)v 
Sen(1  w)v 

0
1 w
2 1  w
1
2
2(1  w )
(1  w) Sen(1  w)  (1  w) Sen(1  w)  
1  Senw
Senwxdw
f i ( x)  
 0 1  w2
Senw
1  w2
y corresponde con f(x) si x  (0,  )
4.- Representar mediante una integral de Fourier del tipo
1
 A(w)Coswxdx a la función:
 0
0  x 1
x

f ( x)  2  x 1  x  2
0
x2

Solución .
Lo que se pide es representar a una función par por lo que hacemos la respectiva extensión
de la función dada. Así

2
1

A( w)  2 f (v)Cos ( wv)dv  2 vCos( wv)dv  (2  v)Cos( wv)dv  usando tablas.
0

0
1
17
 2Cosw  Cos 2w  1
 y por lo tanto:
w2


A( w)  2
f ( x) 
2   2Cosw  Cos 2w  1

 0 
w2

Coswxdw


5.- Si f(x) es una función par con su integral f ( x)  1 A( w)Coswxdw .Demostrar
 0

que:
1
 A * ( w)Cos (wx)dw
2
x f ( x) 
donde A * ( w)  
 0
d 2 A( w)
dw 2
Solución.
2
Como x f ( x) 
f ( x) 
dA
dw
1
 A * (w)Cos(wx)dw pues es una función par y como
 0
1

 Cos(wx)dw
 0
con

0
A( w)  2 f (v)Cos ( wv )dv
d2A
 2 vf (v) Sen( wv )dv
dw
0
2

 2 v 2 f (v)Cos ( wv)dv , comparando con
0

0
Entonces
2
A * ( w)  2 v f (v)Cos ( wv )dv  A * ( w)  
d 2 A( w)
dw 2
.
Observación:
x 2
Para representar la función: f ( x)  
0
f ( x)  
1
0
6.- Sea f ( x ) 
0 xa
xa
Consideramos la extensión par de
0  x  a y aplicamos lo anterior en que A( w)  2Senwa
xa
w
1
 B( w)Sen(wx)dw . Hallar la integral de Fourier de la función
 0
g ( x)  f ( x) Senx .
Solución.
18
Como f(x) es una función impar, g(x) es par ,luego: I g 
1
 A(w)Cos( wx)dw donde
 0



0
0
0 f (v)Sen(1  w)v  Sen(1  w)vdv
A( w)  2 g (v)Cos ( wv )dv  2 f (v ) SenvCos ( wv )dv 


0 f (v)Sen(1  w)vdv  0 f (v)Sen(1  w)vdv  12 B(w  1)  B(w  1) .Luego
A( w) 
bastaría con conocer el coeficiente
coeficiente B( w).
7.- Si f(x) es una función par con integral: f ( x) 
1
 A(w)Cos(wx)dw. Entonces
 0
1   dA 
xf ( x)    
Sen( wx )dw .
 dw 
 0
Solución
1

Para xf ( x)   0 B * ( w) Sen( wx )dw donde B * ( w)  20 vf (v) Sen( wv )dv .Pero como
dA
dw


 2  vf (v)( Senwvdv pues A( w)  2 f (v)Cos ( wv)dv  B * ( w)  
0
0
8.- Probar que si f ( x) 

1
dA
dw
.
1
 A(w)Cos( wx)  B(w)Sen(wx)dw . Entonces se cumple:
 0
 f ( x)dx   0 A (w)  B (w)dw.
2
2
2

Solución.

f

f 
1
 f ( x)dx   0 A(w)Cos(wx) f   B(w)Sen( wx) f dw
2




1
 A ( w) B ( w) dw .
 0
2
2
9.- Aplicando lo anterior probar que:

2
 Senw(2aw) dw  a .

19
Solución.
Si tomamos: f ( x)  
 a  x  a , función par
a
entonces: A( w)  2 Cos ( wv )dv 
2
w
0
a
Sen( wv )
a
0
=
2
w
2
Sen( wa)  A ( w) 
4 2
w
2
2
Sen ( wa)
a
Por otra parte:  f ( x )dx    2 dx  2a 2
2
a
Luego: 2a 2 

a 
a
1

 0
A 2 ( w)dw 
1  4 2 Sen 2 ( wa )

w2
 0
dw 
a
2

2
Sen ( wa )
0
w2
dw o bién
2
Sen ( wa)

w

2
dw
10.- Probar que : x 
2   Sen( w ) Cos ( w ) 

 0

w2
w
Sen( wx )dw

0 x
Solución.
 x
Como se puede apreciar se trata de una función impar o sea f ( x)  
0
 f ( x) 
x 
x 
1
 B(w)Sen(wx)dw donde
 0

0
B ( w)  2 vSen( wv )dv  
2
w
Cos ( w ) 
2
w
2
Sen( w ) 

 )  Cos ( w ) 
f ( x)  x  2 
Sen( wx )dw
 Sen( w
2
w
 0 w


11.- Utilizar la función: f ( x)  xe 
x
x  0 , para deducir que


2w
1 w
0 (1  w 2 ) 2 Cos (wx)dw  0 (1  w 2 ) 2 Sen(wx)dw .
Usar además
además eesta
sta igu
igualdad
aldad y la conv
convergen
ergencia
cia para deduc
deducir
ir que:

dw

w 2 dw
0 (1  w 2 ) 2  0 (1  w 2 ) 2 .-
20
Solución.
a) Considerando la extensión par de la función dada: f p ( x) 

1
 A(w)Cos (wx)dw
 0

(1  w 2 )
con: A( w)  2 f p (v)Cos ( wv )dv  2 ve Cos ( wv )dv  ............ 

2 2

(
1
)
w
0
0
v

2
f p ( x)  1  (1  w2 )2 Cos ( wx)dw .
 0 (1  w )
b) Considerando la extensión impar de la función dada. f i ( x) 

donde B ( w)  2 ve v Sen( wv)dv  ............. 
0
f i ( x) 
1

2w
(1  w 2 ) 2
1
 B(w)Sen( wx)dw
 0
luego
2w
Sen( wx )dw
 0 (1  w 2 ) 2
Entonces ambas funciones coinciden en x>0 o sea son iguales las integrales.


(1  w 2 )
2w
0 (1  w 2 ) 2 Cos (wx)dw  0 (1  w 2 ) 2 Sen(wx)dw


dw
w 2 dw
1  (1  w 2 )

dw  0  
En a) si x = 0  
2 2
2 2
 0 (1  w 2 ) 2
0 (1  w )
0 (1  w )
21
Ejercicios propuestos.
x

1.- Sea: f ( x )

1
2.- Sea f ( x)  
0

y que 
0
2Senw
w
B( w)
 (1  w 2 ) 2
Verifique que B( w)  0
A( w) 
. Pruebe que: A( w) 0
xe
x 1
x 1
Cos ( wx)dw
4w

2 Senw
w
converge a ½ si x =1 ó x = -1.
3.- Represente la función como una In
Integral
tegral de Fourier y discuta su convergencia en
cada punto.
 x
a) f ( x)  0
x 
x 
k
b) f ( x)  0
1 / 2

c) f ( x)  1
0

5  x  1
1 x  5
d) f ( x)  xe  x
x  10
x  10
x 5
4.- Haciendo la extensión adecuad
adecuadaa encontrar la Integ
Integral
ral de Fourier de Senos y de
Cosenos para:
x 2
a) f ( x)  
0
0  x  10
x  10
 kx;

5.- Para f ( x)
e
6.-Si f ( x)  e  x Cosx
de Cosenos.
Cosh( x)
b) f ( x)  
0
0x5
x5

x
S enos y de Cosenos.
0 , Hallar las Integrales de Senos
x  0 Hallar la integral de Fourier, además la de Senos y la
22
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