- ベストアンサー
微分方程式をフーリエ級数で解く
- みんなの回答 (1)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
これはフーリエ級数を使って解くことができますね。でも、どんな微分方程式でも無制限に解けるわけではありません。連続性や収束性などの込み入った議論が必要です。このことについては、サイトではなく、専門書を購入して、じっくり学ぶ必要があります。 y’+y=xを解くだけなら、無理してフーリエ級数を使う必要もありませんね。しかし、強いてフーリエ級数を使うとなれば、解をy=Σ{a_kSsin(kx)+b_kCos(kx)}と仮定してa_kとb_kを求めればよいわけです。基本的な考え方はべき級数解法と同じです。しかし、a_kとb_kを求めるのに三角関数の直交性を使う必要があります。
関連するQ&A
- フーリエ級数展開を用いた偏微分方程式の解き方
フーリエ級数展開を用いた偏微分方程式(2次元ラプラス方程式)の問題を教えてください。 似た問題は解けますが、これがどうしてもわかりません。 できれば変数分離法でお願いします。 問題に間違いはありません。
- ベストアンサー
- 数学・算数
- フーリエ級数展開を用いた偏微分方程式の解き方
フーリエ級数展開を用いた偏微分方程式(1次元波動方程式)の問題を教えてください。 似た問題は解けますが、これがどうしてもわかりません。 できれば変数分離法でお願いします。 問題に間違いはありません。
- ベストアンサー
- 数学・算数
- ベルヌーイ型の微分方程式を超幾何級数で解きたいです
ベルヌーイ型の微分方程式 y'+P(x)y=Q(x)y^n をガウス形に変換し、超幾何級数を用いて解く方法を教えてください。 よろしくお願いいたします。 P(x)=a/(x-b)、Q(x)=c/(x^2+bx)、n=-1/2 (a, b,c は定数) の場合を解こうとしています。 普通にベルヌーイ型で解こうとすると出来ない積分がでてきます。 そこで、ガウス型に変換し、超幾何級数で解く方法を模索しています。 教科書に載っているやり方で、級数を y=Σ(k=0,∞) ck x^(ρ+k) のように置いても、 また、式を更に微分し常2回微分方程式にしてガウス型への変換を試みていますが、できません。 やり方をご存知の方、いらっしゃいましたらご教示ください。 よろしくお願いいたします。
- 締切済み
- 数学・算数
- フーリエ級数について
次の問題を解いてください。 f(x)を区間-π≦x≦πで連続かつf(-π)=f(π)をみたし、その導関数f'(x)が区分的に連続な関数とする。f(x)が、 F(x)=a_0/2+Σ[n=1,∞](a_n cos(nx)+b_n sin(nx)) とフーリエ級数に展開されるとき、以下の問いに答えよ。 (1)f'(x)をフーリエ級数に展開したときの展開係数をa_n,b_nを用いて表せ。 (2)(1)式の右辺をxで微分し(フーリエ級数の項別微分)、これを(1)と比較せよ。 くわしくお願いします。
- ベストアンサー
- 数学・算数
- フーリエ級数からゼータ関数
フーリエ級数について勉強していて、疑問に思った事がありました。 まず、y=x^2(-π≦x≦π)をフーリエ変換して、 x^2-(π^2)/3=4(-cosx+(cos2x)/4-(cos3x)/9+(cos4x)/16……) という級数を得ました。これにx=πを代入すると、ζ(2)=(π^2)/6 というゼータ関数の公式を得る事ができます。 また、この両辺を微分して、 2x=4(sinx-(sin2x)/2+(sin3x)/3-(sin4x)/4……) となるので、x=π/2を代入すると、 π/4=1-1/3+1/5+1/7…… というグレゴリーの公式を得ることになります。ここまでは納得できました。 今度は、x^2-(π^2)/3=…の両辺を4回微分します。すると、 0=4(-cosx+4cos2x-9cos3x+16cos4x……) となるので、x=πを代入すると、 O=4(1+4+9+16……) ⇔O=1+4+9+16…… となります。これを見た瞬間におかしいと思ったのですが、これはちょうどゼータ関数の公式に一致します。この式は、ゼータ関数を複素関数として解析接続をして得られるそうなのですが、このような、フーリエ級数表示して両辺を微分する、という導き方は正当なのもなのでしょうか。 仮にこの導き方が正しいをすると、さらに偶数回の微分を繰り返して、 ζ(2n)=0(nは負整数) という結果が導けるのですが、ゼータ関数の値がこんな簡単に導けるものなのでしょうか。
- 締切済み
- 数学・算数
- フーリエ級数を教えて下さい。
下記のフーリエ級数に関する問題について回答をお願い致します。 f(x)=0(-π<x<0) 1(0<x<π) 1/2(x=0、π) また、このフーリエ級数を用いて、次式の級数を証明しなさい (1/1)-(1/3)+(1/5)-(1/7)+…=(π/4) 何卒、宜しくお願い致します。
- ベストアンサー
- 数学・算数
お礼
なんとか理解できました。 お礼遅くなり申し訳ありません・・・