歐拉得出了著名的π^2/6,傅立葉幫你推導出鮮為人知的π^2/4

2020-12-25 電子通信和數學

在高等數學中,傅立葉級數和泰勒級數是數學分析的經典之作,泰勒級數讓多項式逼近任意一個函數提供了有效的工具,傅立葉級數給任意周期函數用三角函數表示出來變成了可能,為電子通信和信號處理鋪平了道路。

歐拉解決了著名的自然數平方倒數之和等於π^2/6

本篇我們從另一個視角看待傅立葉級數的妙用,那就是用傅立葉級數推導出鮮為人知的π^2/4

首先必須有一個周期函數,來符合傅立葉級數的需求,如下是一個周期為π的函數

但這個簡單的周期函數肯定可以得到一個與π有關的級數,如下就是一個,也就是萊布尼茲級數

首先大家熟知的傅立葉級數如下,它的首項a0等於

接著根據an和bn的積分公式,很容易得到an和bn的值

最後就得到這個周期函數的傅立葉級數形式,當x=0時,得到π^/4這個級數

最後一步你需了解下:周期函數在不連續點處收斂到該函數的左右極限的平均值,非常重要哦。

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