Fouriersche Formeln
215
«0 j
2 9/
cos mc •
de
0
2 7t
r*
CL n •
f cos nc
• cos mc
oder
2 71
f f(c) • sin mc • dc=YJsin mc ' ^ c
ö o
oo/2 Tt 2 7t
+ 2 a„ • f cos nc • sin mc • de b n • (sin nc • sin mc • (¿c
« = 1 \ 0
Nach Übung 4, S. 114, fallen hier auf den rechten Seiten für n = 1,2, 3,...
sämtliche Glieder fort bis auf dasjenige, für welches n = m ist und im
Integranden gleiche trigonometrische Funktionen Vorkommen. Das in dem
stehenbleibenden Glied enthaltene Integral besitzt nach der genannten
‘¿71 2 71
Übung den Wert %.
Da außerdem f cos mc • de = / sin mc ■ de — 0 ist,
6 o
wird
2 7t
a m — *: • i f(c) • cos mc • de,
(93)
o
(m = 1,2,...).
¿Tt
b m = ~ ^jf(c) • sin mc • de
0
Integrieren wir die Reihe (91) ohne vorhergehende Multiplikation un
mittelbar zwischen den Grenzen 0 und 2iz, so fallen sämtliche Glieder
der rechten Seite bis auf das erste weg, während dieser erste Summand
den Wert • 2« = n • a 0 erwirbt. Deshalb gilt noch
2 Tt
0
d. h. die erste Formel (93) gilt auch noch für m = 0. (Aus diesem Grunde
hatten wir oben ~ statt a Q geschrieben.) Die Formeln (93) sind dann
Integralformeln für die sämtlichen Koeffizienten der trigonometrischen
Reihe. Man nennt sie die Fourierschen Formeln.
3. Von Wichtigkeit ist nun folgende Fragestellung. Es sei eine beliebige
stetige Funktion mit der Periode 2n vorgegeben. Läßt sich diese stets
oder möglicherweise unter gewissen weitergehenden Voraussetzungen in