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L'égalité de Parseval

Posté par
H_aldnoer
13-05-07 à 19:07

Bonsoir,

j'ai du mal avec l'égalité de Parseval :

c_n(f)=\frac{1}{T}\Bigint_{\frac{-T}{2}}^{\frac{T}{2}} f(t)e^{-int\frac{2\pi}{T}}dt,   b_n(f)=\frac{2}{T}\Bigint_{\frac{-T}{2}}^{\frac{T}{2}} f(t)sin(\frac{2\pi}{T})dt et   a_n(f)=\frac{2}{T}\Bigint_{\frac{-T}{2}}^{\frac{T}{2}} f(t)cos(\frac{2\pi}{T})dt

1/ A-t-on bien c_n(f)=\frac{1}{2}(a_n(f)+ib_n(f))
2/ Et \Bigsum_{-\infty}^{+\infty} |c_n|^2=\frac{1}{T}\Bigint_{\frac{-T}{2}}^{\frac{T}{2}}|f(t)|^2dt ?

Posté par
anonyme
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 19:15

Bonjour,
je ne m'y connais pas trop, mais est ce que tu n'aurais pas oublié les n à l'intérieur de sin et cos dans les expressions de an et bn ?
est ce qu'on n'aurait pas  Cn(f) = 1/2 (an(f) - ibn(f)) ?
excuse moi si je raconte n'importe quoi

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 19:16

re

Tu as oublié des n dans les des deux dernières intégrales

1) je crois que c'est plutôt -i
2) oui !

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 19:28

Ah oui!
Dans les intégrales c'est bien nt\frac{2\pi}{T}.

ok pour 1 !
Alors je comprend pas un truc dans cette exercice :
f(t)=|sin(t)| dans [-\pi,\pi]

je trouve a_n=\frac{4}{\pi(1-4p^2)} (en posant n=2p)
b_n=0

La série de Fourier est alors S(f)=\frac{a_0}{2}+\Bigsum_{n\ge 1}a_n cos(nx)+b_n sin(nx) (c'est bien cela la formule générale ?)

Donc je trouve S(f)=\frac{2}{\pi}+\Bigsum_{p\ge 1} \frac{4}{\pi(1-4p^2)} cos(nx).

Pourquoi cette série converge ?
Comment calculer \Bigsum_{p=1}^{+\infty} \frac{1}{(4p^2-1)^2} ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 19:30

tu peux comparer avec une série de Riemann.

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 19:35

Non mais dans le cadre de l'exercice, on n'utilise pas Riemann je pense.
Peut-on utiliser le théorème de Dirichlet ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 19:39

tu as demandé "pourquoi elle converge ?", pas "pourquoi elle converge vers f ?".

Si c'est la deuxième question qui était sous-entendu, alors oui, il faut utiliser le théorème de Dirichlet.

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 19:43

ah oui pardon
en faite je ne vois pas pourquoi ce théorème s'applique ici ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 19:44

quelle sont les hypothèses pour pour pouvoir appliquer ce théorème ?

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 19:46

Si f une fonction continue, C1 par morceaux, et 2pi-périodique alors la série de Fourier de f converge normalement vers f.

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 19:54

OK, ça c'est vrai mais je pensait à un autre théorème : si f est supposée uniquement \Large{C^{1}} par morceaux alors qu'a-t-on ?

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 20:01

je vois pas

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 20:02

c'est le "vrai" théorème de Dirichlet : il y a convergence simple vers la régularisée de f.

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 20:05

qu'est-ce que la régularisée de f ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 20:07

la régularisée de f c'est la fonction g définie par

\Large{g(x)=\frac{f(x^{+})+f(x^{-})}{2}}

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 20:16

J'ai fait des petites recherches sur le net kaiser.
Je dois avouer que j'avais pas vu cela comme ça !

Ici f est C1 par morceaux.

il faut regarder en x=\pi ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 20:20

oui, ou bien en 0 (c'est la même chose).
Bien sûr, il faut montrer que les hypothèses sont vérifiées mais bon ce n'est pas difficile.

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 20:24

on subdivise [-\pi,\pi] en [-\pi,0] et [0,\pi] ou la fonction f est continue.
on a la limite en 0+ et 0- qui est 0

La fonction est bien continue par morceaux.

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 20:24

(désolé Kaiser je vais manger et je reviens!)

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 20:26

ça tombe bien : moi aussi !

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 21:17

Je suis de retour!

C'était bon pour la continuité par morceau ?

Posté par
robby3
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 21:36

Salut tout les deux,
juste une question, H_aldnoer, ta fonction c'est |sin(x)| si oui elle est pas C(infini)?
je dis sans doute une betise...

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 21:46

H_aldnoer > elle est même continue.
Il faut montrer qu'elle est bien \Large{C^{1}} par morceaux.
robby > non, elle n'est pas dérivable aux points où le sinus s'annule.

Kaiser

Posté par
robby3
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 21:52

ok

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:24

J'ai pas compris, c'est pas ce que je viens de faire ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:25

non, tu as seulement montré qu'elle était continue par morceaux.

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:26

Ah!
C'est de la dérivé dont il s'agit !
Mais cette fonction est-elle dérivable ?

il faut distinguer :
f(t)=sin(t)
f(t)=-sin(t)

?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:28

il y a encore une histoire de subdivision.

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:31

la même subdivision non ?
[-\pi,0] et [0,\pi]

sur [-\pi,0] on a sin(t)\le 0
sur [0,\pi] on a sin(t)\ge 0

?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:33

oui !

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:36

sur [-\pi,0] on a f(t)=-sin(t)
sur [0,\pi] on a f(t)=sin(t)

on étudie la dérivé ensuite :
sur [-\pi,0] on a f'(t)=-cos(t)
sur [0,\pi] on a f(t)=cos(t)

et on a bien continuité de la dérivé sur chacun des intervalles ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:38

pour rester correct, il faudrait regardes sur les intervalles ouverts (aux bords, on ne peux pas parler de la dérivée de f car justement, elle n'y est pas dérivable).
il faut aussi dire que f' admet des limite aux bords de chacun des intervalles.

Kaiser

Posté par
robby3
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:41

(H_aldnoer t'imagines demain en 3h,le temsp que je montre qu'elle estC1 et continue par morceaux la fonction,j'aurais gagner 2point sur 100 et il me restera 2h lool...on va bien s'amuser je sens!)

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:44

Pour résumer :
f(t)=|sin(t)| est-elle C^1 ?

On choisi la subdivision ]-\pi,0[ et ]0,\pi[
Sur ]-\pi,0[, f(t)=-sin(t)
Sur ]0,\pi[, f(t)=sin(t)

On a alors :
Sur ]-\pi,0[, f'(t)=-cos(t)
Sur ]0,\pi[, f'(t)=cos(t)

on finit en regardant les limites en -\pi,\pi, 0- et 0+ ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:47

\Large{C^{1}} par morceaux, pas \Large{C^{1}} tout court.

sinon, c'est bien ce qu'il faut faire.

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:48

Ok!
Etant C^1 par morceaux S(f) converge vers g ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:51

oui !
mais on a mieux : elle converge simplement vers f. Pourquoi ?

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:52

Intuitivement, f(x^+)=f(x^-) ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 22:54

oui !
tu peux aussi dire que la fonction est continue.

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 23:04

et s'il n'y avais pas continuité ?

Ensuite comme S(f) converge simplement vers f cad :
f(x)=\frac{2}{\pi}+\Bigsum_{p\ge 1} \frac{4}{\pi(1-4p^2)} cos(nx) ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 23:06

et s'il n'y avais pas continuité ?

ça converge vers la régularisée de f et on ne peur rien dire de plus.

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 23:12

Mais c'est quoi f(x^+) concrètement ?
Je ne vois pas ce que signifie cette écriture en faite!

Ensuite pour le calcule de \Bigsum_{p=1}^{+\infty}%20\frac{1}{(4p^2-1)^2}, j'imagine que c'est maintenant qu'il faut utiliser l'égalité de parseval :
\Bigsum_{-\infty}^{+\infty}%20|c_n|^2=\frac{1}{T}\Bigint_{\frac{-T}{2}}^{\frac{T}{2}}|f(t)|^2dt

Soit ici :
\Bigsum_{-\infty}^{+\infty}%20|c_n|^2=\frac{1}{2\pi}\Bigint_{-\pi}^{\pi}|f(t)|^2dt

Posté par
fusionfroide
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 23:16

toi aussi c'est pour la semaine prochaine ?

Posté par
fusionfroide
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 23:16

je parle des partiels...

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 23:17

Non pour demain !

Posté par
fusionfroide
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 23:18

Arf et bien bon courage !

Tu passes quoi comme module ?

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 23:20

MAP401

Posté par
fusionfroide
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 23:21

oula c'est quoi ça ?

Posté par
H_aldnoer
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 23:22

c'est notre module !
C'est Analyse en faite!!
suites et séries de fonction
série entières
séries de Fourier
Intégrales et Intégrales généralisées

!!!

Posté par
kaiser Moderateur
re : L'égalité de Parseval 13-05-07 à 23:23

H_aldnoer > ça veut dire la limite à droite en x.

Kaiser

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