Cours
Séries de Fourier
Plan
1 Fonctions définies par morceaux
1.1 Fonction continue par morceaux
1.2 Intégrale d’une fonction continue par morceaux sur un segment
1.3 Fonctions périodiques
1.4 Fonctions de classe C¹ par morceaux
2 Coefficients et séries de Fourier
2.1 Coefficients de Fourier
2.2 Séries de Fourier
3 Théorèmes de convergence
3.1 Convergence d’une série de Fourier
3.2 Formule de Parseval
Objectifs
Séries de Fourier
Objectifs des parcours antérieurs
Révision des objectifs antérieurs
Revoir les objectifs des parcours de trigonométrie, de calcul de primitives, de limites et continuité, d’intégration sur un segment et de séries numériques.
Utiliser · Trigonométrie, Calcul de primitives, Limites et continuité, Intégration sur un segment, Séries numériques
Définitions des fonctions par morceaux
Fonction continue par morceaux sur un segment
Connaître et comprendre la définition d’une fonction continue par morceaux sur un segment.
Connaître, définir · Fonction continue par morceaux sur un segment
Intégrale d’une fonction continue par morceaux sur un segment
Connaître et comprendre la définition de l’intégrale d’une fonction continue par morceaux sur un segment.
Connaître, définir · Intégrale d’une fonction continue par morceaux
Continuité par morceaux d’une fonction périodique
Connaître et comprendre la continuité par morceaux sur \(\mathbb R\) d’une fonction périodique.
Connaître, définir · Fonction périodique continue par morceaux
Fonction de classe C¹ par morceaux sur un segment
Connaître et comprendre la définition d’une fonction de classe C¹ par morceaux sur un segment.
Connaître, définir · Fonction de classe C¹ par morceaux sur un segment
Fonction périodique de classe C¹ par morceaux
Connaître et comprendre la définition d’une fonction de classe C¹ par morceaux sur \(\mathbb R\) d’une fonction périodique.
Connaître, définir · Fonction périodique de classe C¹ par morceaux
Coefficients de Fourier d’une fonction
Définitions des coefficients de Fourier
Connaître les définitions des coefficients de Fourier.
Connaître, définir · Coefficients de Fourier trigonométriques
Propriétés selon la parité de la fonction
Connaître les propriétés des coefficients de Fourier d’une fonction paire ou impaire.
Connaître · Coefficients de Fourier des fonctions paires et impaires
Série et sommes de Fourier
Série de Fourier d’une fonction
Connaître la définition d’une série de Fourier d’une fonction \(f\).
Connaître, définir · Série de Fourier et sommes associées
Somme partielle de Fourier d’une fonction
Connaître la définition d’une somme partielle de Fourier d’une fonction \(f\).
Connaître, définir · Série de Fourier et sommes associées
Somme d’une série de Fourier
Connaître la définition d’une somme d’une série de Fourier en cas de convergence.de celle-ci en un réel \(x\).
Connaître, définir · Série de Fourier et sommes associées
Convergence d’une série de Fourier
Théorème de Dirichlet et corollaire
Connaître et savoir appliquer l’énoncé du théorème de Dirichlet et son corollaire.
Connaître, appliquer · Convergence d’une série de Fourier, Convergence pour une fonction continue
Conditions de convergence ponctuelle
Connaître les conditions de convergence ponctuelle d’une série de Fourier.
Connaître · Convergence d’une série de Fourier
Détermination d’une somme de série
Savoir utiliser la convergence ponctuelle pour déterminer la valeur de sommes de séries données.
Utiliser, déterminer · Convergence d’une série de Fourier, Exemple résolu
Formule de Parseval
Énoncé de la formule de Parseval
Connaître et savoir appliquer la formule de Parseval.
Connaître, appliquer · Identité entre intégrale et coefficients de Fourier
Application de la formule de Parseval
Savoir appliquer la formule de Parseval pour montrer que les séries \(\sum(a_n(f))^2\) et \(\sum(b_n(f))^2\) sont convergentes, et pour calculer la somme de séries convergentes, par exemple \(\sum_{n=1}^{+\infty}\frac{1}{n^2}=\frac{\pi^2}{6}\).
Appliquer, calculer · Identité entre intégrale et coefficients de Fourier