2025年04月06日
数学 / 高等数学
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一、基本工具:Parseval 等式

上平方可积的函数,其傅里叶级数为:

Parseval 等式为:

二、推导

1. 设函数 ,定义在 ,并延拓为奇函数,周期为

该函数是奇函数 ⇒ 傅里叶级数只有正弦项:

其中系数为:

所以展开式为:

2. 应用 Parseval 等式:

左边为:

右边为:

令左右相等:

解得:

三、推导

1. 设函数 ,定义在 ,为偶函数,展开为余弦级数

由于 是偶函数 ⇒ 只有余弦项:

计算:

  • 常数项:
  • 余弦系数:

此积分结果为(标准结果):

所以:

2. 应用 Parseval 等式

左边:

右边为:

代入 ,得:

化简:

两边减去

所以:

四、关于 的说明

这个结果(即 Apéry 常数)是:

但不像 ,它不能由傅里叶级数直接表示出封闭形式,直到1978 年,Roger Apéry 才证明了它是无理数。

所以我们常通过数值方法或更高级的函数(如黎曼 zeta 函数)研究它。

作者信息:老官童鞋gogoho
发表于:2025年04月06日