Eine bessere Annäherung kann durch Verwendung von k = 10 erreicht werden,
d.h.:
Bei k = 20 ist die Annäherung sogar noch besser, aber die Erstellung der
Grafik dauert länger.
Fourier-Reihen-Anwendungen bei Differentialgleichungen
Nehmen wir an, wir wollen die periodische Rechteckschwingung aus dem
vorherigen Beispiel als Anregung eines ungedämpften Feder-Masse-Systems
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berechnen, dessen homogene Gleichung wie folgt lautet: d
y/dX
+ 0.25y = 0.
Wir können die Anregungskraft erhalten, indem wir eine Annäherung mit k =
10 aus der Fourier-Reihe errechnen, unter Verwendung von SW(X) =
F(X,10,0.5):
Wir können dieses Ergebnis als erste Eingabe für die Funktion LDEC
2
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verwenden, um eine Lösung des Systems d
y/dX
+ 0.25y = SW(X) zu
erhalten, wobei SW(X) für die Rechteckschwingung von X steht. Die zweite
Eingabe ist die charakteristische Gleichung, die der oben angeführten
homogenen ODE entspricht, d.h. 'X^2+0.25'.
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