Kl. 13

Fourier-Rechner

Gib eine Periode der Funktion ein – je Zeile ein Stück in der Form „Anfang bis Ende: Term in x“. Der Rechner bestimmt die Periode, die Koeffizienten $a_0$, $a_n$ und $b_n$ (exakt, wenn möglich als Formel in $n$), prüft sie numerisch und zeichnet die Funktion mit ihren Teilsummen.

Die Stücke müssen lückenlos aneinander anschließen; die Periode reicht vom ersten Anfang bis zum letzten Ende. Höchstens 4 Stücke.

Schreibweise: x^2, abs(x), sin(x), e^x, pi; Grenzen z. B. -pi, pi/2, 2pi oder Zahlen. Statt „bis“ geht auch „..“.

Eingabe – so geht’s

FunktionEingabe
$f(x) = x$ für $-\pi \le x < \pi$-pi bis pi: x
$f = -1$ links, $f = 1$ rechts von 0-pi bis 0: -1
0 bis pi: 1
$f(x) = e^x$ auf $[0; 2\pi)$0 bis 2pi: e^x
Periode 1 mit $f(x) = x(1 - x)$0 bis 1: x*(1-x)

Tipp

Liegt die Periode symmetrisch um 0 (z. B. von $-\pi$ bis $\pi$), erkennt der Rechner gerade und ungerade Funktionen und sagt Dir, welche Koeffizienten wegfallen. Bei Sonderfällen wie $n = 1$ beim Einweggleichrichter (dort würde die allgemeine Formel durch 0 teilen) wird der Koeffizient gesondert berechnet.

Die Erklärung mit Rechteck-, Sägezahn- und Dreieckschwingung, dem Gibbs-Phänomen und Übungen findest Du unter Fourierreihen. Einzelne Integrale rechnet der Integralrechner; Funktionen zeichnet der Funktionsplotter.

Weiterlesen: Fourierreihe bei Wikipedia

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