Dada a função , encontre UMA FUNÇÃO cuja série de Fourier em senos convirja para para todo .

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente encontrar uma função cuja série de Fourier em senos se aproxime da função no intervalo . Isso está relacionado ao estudo das séries de Fourier, que são usadas para representar funções periódicas como somas de funções senoidais e cossenoidais. Neste caso, vamos focar na série de Fourier apenas em senos. Para resolver isso, vamos precisar calcular os coeficientes da série de Fourier em senos para a função dada.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar como é formada uma série de Fourier em senos. Para uma função definida no intervalo , a série de Fourier em senos é dada por:
Aqui, no nosso caso. Os coeficientes são calculados pela fórmula:
Então, nosso próximo passo é calcular esses coeficientes para a função .

Passo 3

Vamos calcular os coeficientes . Substituindo e na fórmula, temos:
Agora, precisamos resolver essa integral. Vamos separar em duas partes:

Passo 4

Primeiro, vamos calcular :
Agora, calculamos . Para isso, usamos integração por partes, onde:
Aplicando integração por partes:
Calculando os termos:
Como , temos:

Passo 5

Agora, juntando os resultados de e :
Simplificando:

Resposta

A função cuja série de Fourier em senos converge para no intervalo é:

Exercícios relacionados

Supondo que as funções abaixo sejam - periódicas, calcule a série de Fourier de cada uma delas :
a) , onde
Se tem série de Fourier dada por quais os valores de:
b)
Seja função periódica e contínua por partes. Suponha que sua série de Fourier seja dada por .
b) Suponha contínua e contínua por partes e seja sua série de Fourier. Expresse seus coeficientes em função dos coeficientes de Fourier de .
Sejam as funções abaixo:
a) , para