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2_3 anを求める

 さて、anを求めることに挑戦です。最初に問題にした波の合成図をもう一度みてみましょう。このうち、a0についてはすでに求めることができました。次に、a1の値を求めてみましょう。

 先ほどみたように、波の面積を残すには「同じ周波数のcos波(またはsin波)をかけ合わせる」とよいことがわかりましたね。ですから【B】の波の面積を残すために、1周期の波の数が2のcos波 cos2ωt の波をかけ合わせてみましょう。かけ合わされた波【B'】の面積=【E'】の面積となります。

 さて、では【B'】の波の面積はどうやって出せばよいのでしょうか。この部分の面積を出すのは、▲→△、●→○に移動させると、たてa1、よこT/2の長方形の面積、すなわちa1×T/2と同じになります。

 これを積分記号を用いて表すと、

 フーリエ級数の展開式の一部が、遂に姿を現しましたね。同様にすれば、その他の係数も求めることができます。

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