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그림과 같은 파형을 실수 푸리에 급수로 전개할 때 다음에서 옳은 것은? | [전자기사 필기] 15년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[전자기사 필기] 15년 1회차
그림과 같은 파형을 실수 푸리에 급수로 전개할 때 다음에서 옳은 것은?
문제 이미지
1
sin항, cos항을 쓰면 유한항으로 전개된다.
2
sin항, cos항 모두 있다.
3
cos항은 없다.
4
sin항은 없다.
해설

그림의 삼각파는 우함수이므로 푸리에 급수에 sin 항은 없습니다.

파형은 t=0t=0에서 0, t=±πt=\pm\pi에서 최댓값 π\pi, t=±2πt=\pm 2\pi에서 다시 0 이 되는 주기 2π2\pi의 삼각파로, 한 주기 안에서 f(t)=∣t∣f(t)=|t| 입니다. 세로축에 대해 좌우 대칭 f(−t)=f(t)f(-t)=f(t) 이므로 bn=0b_n=0 입니다.

코사인 계수는
a0=π2,an=2π∫0πtcos⁡nt dt=2((−1)n−1)πn2a_0=\dfrac{\pi}{2},\quad a_n=\dfrac{2}{\pi}\int_0^{\pi}t\cos nt\,dt=\dfrac{2\left((-1)^n-1\right)}{\pi n^2}
로 홀수 n 에서 −4πn2-\dfrac{4}{\pi n^2} 이 끝없이 이어집니다.

  • sin 항·cos 항을 쓰면 유한항으로 전개된다는 보기는 홀수 차 코사인 계수가 모든 홀수 n 에서 0 이 아니어서 무한급수가 되므로 틀리다.
  • sin 항과 cos 항이 모두 있다는 보기는 우함수라 bn=0b_n=0 이므로 틀리다.
  • cos 항은 없다는 보기는 ana_n이 홀수 n 에서 0 이 아니므로 틀리다.

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