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Encore une série de Fourier...

Posté par
Canard WC
03-09-08 à 16:59

Bonjour,

j'ai absolument besoin de savoir calculer la série de Fourier de cette fonction car elle revient souvent. J'ai essayé par IPP et par changement de variable, mais je n'y arrive pas

Soit la fonction f définie par f(x) = x exp{-x^2}, |x| < 1.

Comme f est impaire, an = 0 \forall n \in \mathbb{N} ;

et bn = \int_{-1}^{1}{x exp{-x^2} \sin{n x \pi} dx}.

Mais comment calculer bn ??

Merci.

Posté par
Canard WC
re : Encore une série de Fourier... 03-09-08 à 20:56

S'il vous plait, quelqu'un ? é_è

Posté par
Matouille2b
re : Encore une série de Fourier... 03-09-08 à 21:07

Bonsoir
Je pense qu'avec une double IPP on s'en sort en posant u(x) = xe^{-x^2} et v(x)=\sin(nx)

En utiliant le fait que l'intégrale d'une fonction impaire sur un intervalle centré en 0 est nulle tu devrais reussir à obtenir une realtion permettant de calculer b_n

Posté par
lyonnais
re : Encore une série de Fourier... 03-09-08 à 21:11

Bonjour

Personnelement, je ne vois pas.

Mais première idée a été de passer sin(n.pi.x) en exponentielle. Mais même là les calculs sont dégeu et Mathématica me donne un truc pas beau :

Encore une série de Fourier...

Si quelqu'un a mieux

Posté par
lyonnais
re : Encore une série de Fourier... 03-09-08 à 21:12

Mais bon Mathématica est nul pour ce type d'intégrale !!

Car sin(n.pi) = 0  :D

Posté par
Canard WC
re : Encore une série de Fourier... 03-09-08 à 21:15

Bonsoir,

merci de vos réponses

Oui je vais essayer ça Matouille2b.

lyonnais, ta réponse est un peu trop compliquée, mais merci quand même :p

Posté par
Canard WC
re : Encore une série de Fourier... 03-09-08 à 22:05

C'est bizarre, Matouille2b, j'ai fait comme tu m'as dit :

u(x) = x e(-x^2)
v(x) = sin(n x)

donc

u'(x) = (1 - 2 x^2) e(-x^2)
v'(x) = n cos(n x)

d'où :

bn = \int_{-1}^{1}{u'(x)v(x)} + \int_{-1}^{1}{u(x)v'(x)}

Or :

u' paire => u' * sin impaire
ET
u impaire => u * cos impaire

donc bn = 0 pour tout n... et f(x) = 0...

Pourriez-vous me dire où est mon erreur ?

Merci.

Posté par
Canard WC
re : Encore une série de Fourier... 03-09-08 à 22:59

Please

Posté par
Matouille2b
re : Encore une série de Fourier... 03-09-08 à 23:12

Non ce que tu as fait n'est pas correct ... je me suis trompé dans mon indication, ca ne marche pas
je ne vois pas pour le moment comment faire ... De plus maple est mis en défaut, je crois qu'il faut trouver une hyper astuce

Posté par
Matouille2b
re : Encore une série de Fourier... 03-09-08 à 23:13

Ce calcul fait-il parti d'un exercice plus complexe ?

Posté par
Canard WC
re : Encore une série de Fourier... 03-09-08 à 23:20

Ok, non je dois juste calculer la série de Fourier de f.

Posté par
Canard WC
re : Encore une série de Fourier... 04-09-08 à 03:50

Hmm... Une petite idée ? ^^

Posté par
lyonnais
re : Encore une série de Fourier... 04-09-08 à 10:36

Je pense qu'on ne peux pas faire mieux que ce que je t'ai donné ...

Si jamais on te donne une correction Je suis preneur

Posté par
JJa
re : Encore une série de Fourier... 04-09-08 à 11:37

Bonjour Canard WC,

Ainsi qu'il a déjà été dit, une IPP permet d'obtenir une intégrale un peu plus simple (formule jointe)
Mais il ne faut pas croire que toutes les intégrales peuvent s'exprimer avec les fonctions usuelles en nombre fini. Cela ne se rencontre que dans les "cas d'école", comme on dit. Il est bien plus fréquent en pratique qu'une intégrale doive être exprimée avec une ou des fonction(s) spéciale(s). Et pour des cas encore plus compliqués, que l'intégrale existe mais que la fonction spéciale qui serait nécessaire ne soit ni répertoriée, ni implémentée dans les logiciels de calcul.
Il faut se rabattre sur les méthodes de résolution par calcul numérique (que ce soit directement sur l'intégrale initiale, ou sur des fonctions spéciales déduites de transformations)  
Dans le cas présent, l'intégrale peut être exprimée avec une fonction spéciale ( la fonction erf ), mais dans son dommaine complexe, bien que le résultat final soit réel, les parties imaginaires s'annulant. Voir ce qu'a donné Mathematica, formule que l'on peut d'ailleurs trouver à la main sans difficulté excessive.
Le calcul numérique de la fonction erf est implémenté dans la plupart des logiciels de calcul numérique, y compris dans le domaine complexe.
Néanmois, il n'est pas plus compliqué de calculer l'intégrale directement par une quelconque procédure d'intégration numérique.
Soyons clair : Il nest pas possible d'écrire cette intégrale selon une formule ne comportant qu'un nombre fini de fonctions usuelles. Le petit nombre de fonctions dites "usuelles" ne permet pas de tout faire. Il faut fréquemment faire appel à d'autres fonctions, des fonctions dites "spéciales" ou à du calcul numérique si on trouve cela trop compliqué, ou si aucune fonction spéciale répertoriée ne convient.

Encore une série de Fourier...



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