Die Fourier’sche Reihenentwicklung.
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Beachtet man dies, und beachtet man überdies die frühere Formel (6.), so
erhält man schliesslich:
(19.)
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ü m n=«>J F (v) M?) dtp = -£-F(+0),
oder, mit Rücksicht auf die in (9.) eingeführte Bezeichnung:
(20.) Km B _ « V n = ^F{+ 0).
Und bei analoger Behandlung des Integrales U n wird man offenbar finden;
(21.) lim* _ w U n =$F(—0).
Somit folgt aus (9.):
(22.) Hm M = w S H = * [F{- 0) + U(+ 0)) ;
und wir gelangen also zu folgendem Resultat.
Theorem. — Ile dm et man auf einem Kreise vom Badius Eins die Bogen
länge (p von einem festen Anfangspunkte aus, nach der einen Seite hin von
0 bis re, nach der anderen Seite von 0 bis — 7t, und denkt man sich längs
dieser Kreislinie irgend eine Function F{q) ausgebreitet, welche auf dem ganzen
Kreise (d. i. für q = — #... + #) abtheilungsweise stetig und ab-
theilung sw eise monoton ist, so wird das Integral
-{- 7t -}- Tt
(A.) S n = YnJ F (<P) j 1 + 2 y cos «qp| dtp =J F{cp) A n {cp) dcp
— 7t — 7t
bei unendlich wachsendem n gegen eine bestimmte feste Grenze convergiren. Und
zwar ist diese Grenze = ^ °1, d, i. gleich dem arithmetischen Mittel
derjenigen beiden Werthe, welche die Function F{q) ' m Bunde q = 0 besitzt.
Untersuchung des allgemeinen Integrals S n (2.). — Die beiden Integrale
S n in (3.) und (2.), nämlich
Y
S n =J h n (cp) ■ F(cp) dcp ,
das specielle
(23.)
und das allgemeine S n == j A n {cp — cp,) ■ F{cp) dcp
sind, schon äusserlich betrachtet, nur wenig von einander verschieden.
Um die Sache noch deutlicher hervortreten zu lassen, wollen wir für
den Augenblick uns vorstellen, die Function F{q) repräsentire die Dichtig
keit einer auf der Kreislinie ausgebreiteten Massenbelegung. Alsdann reprä-
sentirt offenbar F{q) dq ein Massenelement dieser Belegung (nämlich diejenige
Masse, welche auf dem Bogenelement dq vorhanden ist). Jene Integrale S n
(23.) repräsentiren also die Summe all’ dieser Massenelemente, jedes noch