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Formulaire - Série de Fourier

Coefficients de Fourier
  • Définition : soit f une fonction 2pi-périodique, continue par morceaux (ou intégrable). Les coefficients de Fourier exponentiels de f sont définis par :
    Les coefficients de Fourier trigonométriques sont définis par les formules :
  • Méthodes pratiques de calcul :
    • Intervalle d'intégration : on peut remplacer ci-dessus l'intervalle [0,2pi] par n'importe quel autre intervalle de longueur 2pi.
    • Parité : si f est paire, les coefficients de Fourier en sinus, bn(f), sont nuls. Si f est impaire, les coefficients de Fourier en cosinus, an(f) sont nuls.

Séries de Fourier
  • Définition : on appelle série de Fourier de f la série :
    On peut également l'exprimer avec les coefficients exponentiels :
    On dit que f est développable en série de Fourier si la série de Fourier de f converge vers f sur R.
  • Théorème de Dirichlet :
    Théorème : Soit f une fonction continue, C1 par morceaux, 2pi-périodique. Alors la série de Fourier de f converge normalement vers f.
    Attention, il existe des fonctions continues qui ne sont pas somme de leur série de Fourier!
  • Egalité de Parseval :
    Théorème : Soit f une fonction continue par morceaux, 2pi-périodique. Alors on a les égalités suivantes :

Cas des fonctions T-périodiques
  Si f est continue T-périodique, il est usage d'introduire sa pulsation définie par . Les coefficients de Fourier de f sont alors définis par :
La série de Fourier de f est définie désormais par :
Les théorèmes précédents restent vrais, l'égalité de Parseval s'écrivant désormais :



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