Mam problem co do ostatniego polecenia tego zadania:
Napisać szereg Fouriera dla funkcji \(\displaystyle{ f(x) = \left| x \right| , x \in [- \pi , \pi ] }\). Sprawdzić, że funkcja ta spełnia warunki Dirichleta. Podstawiając = 0 obliczyć \(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{ \infty } \frac{1}{(2n-1) ^{2} } }\). Wykorzystać powyższą sumą do obliczenia \(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{ \infty } \frac{1}{n ^{2} } }\).
Jaki jest sposób na obliczenie tego szeregu za pomocą wcześniejszej sumy? Myślałem, żeby pójść w całkowanie/pochodne ale to chyba nie w tym przypadku.
Obliczanie szeregu za pomocą innej sumy
- Premislav
- Użytkownik
- Posty: 15687
- Rejestracja: 17 sie 2012, o 13:12
- Płeć: Mężczyzna
- Lokalizacja: Warszawa
- Podziękował: 196 razy
- Pomógł: 5220 razy
Re: Obliczanie szeregu za pomocą innej sumy
A rozwinąłeś w szereg Fouriera podaną funkcję i obliczyłeś już sumę? Bo z kontekstu rozumiem, że tak. Wówczas wystarczy:
\(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n-1)^{2}}=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}-\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n)^{2}}=\frac{3}{4}\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}}\)
i pomnożyć stronami przez \(\displaystyle{ \frac{4}{3}}\)…
\(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n-1)^{2}}=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}-\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n)^{2}}=\frac{3}{4}\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}}\)
i pomnożyć stronami przez \(\displaystyle{ \frac{4}{3}}\)…
-
- Użytkownik
- Posty: 68
- Rejestracja: 10 lis 2019, o 20:01
- Płeć: Mężczyzna
- wiek: 19
- Podziękował: 18 razy
Re: Obliczanie szeregu za pomocą innej sumy
O dokładnie o takie przekształcenie mi chodziło, a wytłumaczyłbyś mi jak je zrobiłeś? Bo nie widzę tego rozkładu, sam bym na to nie wpadł.
- Premislav
- Użytkownik
- Posty: 15687
- Rejestracja: 17 sie 2012, o 13:12
- Płeć: Mężczyzna
- Lokalizacja: Warszawa
- Podziękował: 196 razy
- Pomógł: 5220 razy
Re: Obliczanie szeregu za pomocą innej sumy
W tej sumie:
\(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n-1)^{2}}}\)
mamy dokładnie te składniki \(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}}\), które mają nieparzyste indeksy. Tj. możemy zapisać
\(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}=\sum_{k=1}^{\infty}\frac{1}{(2k)^{2}}+\sum_{k=1}^{\infty}\frac{1}{(2k-1)^{2}}}\)
Te sumy nie zależą od indeksów, więc równie dobrze możemy napisać
\(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n)^{2}}+\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n-1)^{2}}}\)
Pozostaje zauważyć, że
\(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n)^{2}}=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{4n^{2}}=\frac{1}{4}\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}}\)
\(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n-1)^{2}}}\)
mamy dokładnie te składniki \(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}}\), które mają nieparzyste indeksy. Tj. możemy zapisać
\(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}=\sum_{k=1}^{\infty}\frac{1}{(2k)^{2}}+\sum_{k=1}^{\infty}\frac{1}{(2k-1)^{2}}}\)
Te sumy nie zależą od indeksów, więc równie dobrze możemy napisać
\(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n)^{2}}+\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n-1)^{2}}}\)
Pozostaje zauważyć, że
\(\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n)^{2}}=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{4n^{2}}=\frac{1}{4}\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}}\)