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Niveau maths spé
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Calcul de coefficients de Fourier

Posté par
Darkcanard
09-03-12 à 22:27

Bonjour,
J'ai commencé à étudier les séries de Fourier récemment. Alors voici la question:

Calculer les coefficients de Fourier de la fonction t \longmapsto sin^{4} (t).


On sait que:
n     a_{n} (f)= \frac{1}{ \Pi } \int_ \frac{-T}{2} ^ \frac{T}{2}cos(nt)f(t)dt

n*    b_{n} (f)= \frac{1}{ \Pi } \int_ \frac{-T}{2} ^ \frac{T}{2}sin(nt)f(t)dt

Or sin^{4} (t) est une fonction paire donc b_{n}=0
Le calcul de a_{n} me donne a_{n}=0.
Je trouve ces résultats un peu étrange, pouvez-vous me les confirmer s'il vous plaît.

Posté par
Narhm
re : Calcul de coefficients de Fourier 09-03-12 à 23:13

Bonsoir,

Est-ce que tu t'es vraiment posée les bonnes questions ?
Ta fonction est périodique, oui, mais de quelle période ?
Ensuite, tes formules pour a_n et b_n ne sont pas toutes à fait juste, elles dépendent nécessairement de la période T.
Cependant, même avec ces petits oublis, tu dois quand même refaire les calculs de a_n : ils ne peuvent pas être tous nuls (au pire post les ici si tu bloques vraiment.)

Après, dans la philosophie de Fourrier, tu cherches à calculer la décomposition de t\mapsto \sin(t)^4 en sommes de t\mapsto \cos(\sim t), cela ne te fait pas penser à quelques choses de première année ?

Posté par
Darkcanard
re : Calcul de coefficients de Fourier 09-03-12 à 23:51

Puisque la fonction périodique, on a fait:
n     a_{n} (f)= \frac{1}{ \Pi } \int_ 0 ^ \Pi cos(2nt)f(t)dt
c'est bien ça? (je préfère vérifier avant de refaire le calcul)

Et je ne comprends pas ta dernière question, ou plutôt, cela ne me rappel rien. Je peux m'hasarder et dire une décomposition avec formule de Taylor peut-être? Cela ferait apparaître des cos mais je ne suis pas sur que tu parlais de ça.
Merci en tout cas de ta réponse, ça fait plaisir de se faire guider =)

Posté par
Narhm
re : Calcul de coefficients de Fourier 10-03-12 à 10:50

Non, ce n'est pas encore ça. Il doit pourtant suffir de lire ton cours pour t'en rendre compte.
a_n=\dfrac{2}{T}\int_0^T\cos(\frac{2\pi nt}{T})f(t)dt !

Tu ne te souviens des débuts de cours sur les fonctions trigonométriques: quand tu avais des puissances de cos ou sin, on te demandait parfois de liné....

Posté par
Darkcanard
re : Calcul de coefficients de Fourier 10-03-12 à 14:36

ah oui, j'avais mal relu mon cours merci

on a donc  sin^{4} (t)= \frac{3}{8} - \frac{1}{2} cos(2t)+ \frac{1}{8} cos(4t)

je vais remplacer  sin^{4} par sa forme linéarisée dans  a_{n} et ré-essayer d'intégrer.

Posté par
Narhm
re : Calcul de coefficients de Fourier 10-03-12 à 14:54

Ok pour ta formule mais tu l'as obtenue comment ? Via linéarisation ou via Fourrier ?
Ce que je voulais te faire voir, c'est que la linéarisation correspond exactement au développement en "série" de Fourrier dans ce cas et par conséquent, tu dois retrouver les coefficients :

a_n=\left\{ \begin{array}{cl} \frac{3}4 & \text{ si } n=0 \\ -\frac{1}2 & \text{ si } n=1 \\ \frac{1}8 & \text{ si } n=2 \\ 0 & \text{ sinon} \end{array}

A toi de faire la vérification pour t'en convaincre.

Posté par
Darkcanard
re : Calcul de coefficients de Fourier 11-03-12 à 18:23

C'est bon j'ai trouvé les résulats.
Merci beaucoup!!!



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