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Orientación Universidad
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Series de Fourier y la transformada de Fourier, Resúmenes de Ecuaciones Diferenciales

En este artículo se estudian las series de Fourier y la transformada de Fourier de funciones reales infinitamente diferenciables con todas sus derivadas rápidamente decrecientes. También se dan ejemplos de algunas de las aplicaciones más importantes del análisis de Fourier a varias ramas de la matemática y de la física.

Tipo: Resúmenes

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Subido el 27/08/2021

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Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de San Luis potosí
Materia: Ecuaciones Diferenciales
Tema: Serie de Fourier
Subtema: Aplicación de la serie de Fourier del seno y coseno
Integrantes:
Blanco Gutierrez Luis Mario
Galván Lujano Ángel David
Hernandez Ibarra Daniel Alejandro
Profesor:
Gustavo Vera Reveles
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¡Descarga Series de Fourier y la transformada de Fourier y más Resúmenes en PDF de Ecuaciones Diferenciales solo en Docsity!

Tecnológico Nacional de México

Instituto Tecnológico de San Luis potosí

Materia: Ecuaciones Diferenciales

Tema: Serie de Fourier

Subtema : Aplicación de la serie de Fourier del seno y coseno

Integrantes:

Blanco Gutierrez Luis Mario

Galván Lujano Ángel David

Hernandez Ibarra Daniel Alejandro

Profesor:

Gustavo Vera Reveles

Fecha:

  • Mayo
  • Introducción……………. Índice
  • Objetivo general……….
  • Objetivos específicos….
  • La serie de Fourier ……
  • Aplicaciones……………
  • Ejemplos ……………...
  • Conclusiones………….
  • Bibliografías……………
  • Figura: 1,2,3,4………….. Índice de Figuras
  • Figura : 5,6…………….
  • Figura :7,8…………….
  • Figura :9……
  • Figura :10…………..
  • Figura : 11,12………

La serie de Fourier

Una serie de Fourier es una serie infinita que converge puntualmente a

una función y continua a trozos (o por partes). Las series de Fourier constituyen la

herramienta matemática básica del análisis de Fourier empleado para analizar

funciones periódicas a través de la descomposición de dicha función en una suma

infinita de funciones sinusoidales mucho más simples (como combinación de

senos y cosenos con frecuencias enteras). El nombre se debe al matemático

francés Jean-Baptiste Joseph Fourier, que desarrolló la teoría cuando estudiaba

la ecuación del calor. Fue el primero que estudió tales series sistemáticamente, y

publicó sus resultados iniciales en 1807 y 1811. Esta área de investigación se

llama algunas veces análisis armónico.

Es una aplicación usada en muchas ramas de la ingeniería, además de ser una

herramienta sumamente útil en la teoría matemática abstracta. Áreas de aplicación

incluyen análisis vibratorio, acústica, óptica, procesamiento de imágenes y

señales, y compresión de datos. En ingeniería, para el caso de los sistemas de

telecomunicaciones, y a través del uso de los componentes espectrales de

frecuencia de una señal dada, se puede optimizar el diseño de un sistema para la

señal portadora del mismo. Refiérase al uso de un analizador de espectros.

Aplicaciones de la serie de Fourier.

¿Para qué sirve?

 Encendido periódico y temporal de dispositivos.

 Señal Triangular.

 Es una aplicación usada en muchas ramas de la ingeniería, además de ser

una herramienta sumamente útil en la teoría matemática abstracta.

 Una serie de Fourier nos sirve igualmente para poder representar cualquier

señal sumando únicamente senos y cosenos que deben de tener una

frecuencia múltiplo de la primera.

Las áreas de aplicación incluyen, análisis vibratorio, acústica, óptica,

procesamiento de imágenes y señales, y compresión de datos, Ecuaciones de

Calor y de Ondas, además de Circuitos Eléctricos.

Figura 1 Figura 2

¿Dónde se aplican las series de Fourier?

En la electrónica, según sus diversas aplicaciones, los circuitos analógicos pueden

ser energizados por varios tipos de señales como lo son:

 Señal tren de pulsos rectangulares.

Figura 3

 Señal triangular.

 Encendido parcial o total de leds, lámparas y otros dispositivos

luminiscentes.

 Suicheo de dispositivos.

 Encendido periodico y temporal de dispositivos.

 Entre otros.

Analizando un circuito eléctrico alimentado por una señal "Tren de pulsos

rectangulares".

Circuito a exitar:

Figura 7

Señal de entrada:

Figura 8

Calculando los coeficientes de fourier y la serie:

Considerando los limites de integraciion para la señal que tiene periodo T= π

como se muestra a continuacion:

Obteniendo ahora los coeficientes “a n ” y “b n”

Así entonces, ya que el numerador sigue la serie (1,-1 ,1) Es posible representarlo como: (-1) n+1. Y ya que el denominador sigue la serie (1, 3, 5) para los valores de “n” donde los coeficientes “an” existen, es posible representarlos como: 2n-1. De igual forma ya que en la representación de la serie, los coeficientes “an” se multiplican con “cos(nw 0 t)”, y teniendo en cuenta que los términos “an” de la serie existen para los valores de n=1,3,5,7,9… cos(nw 0 t) = cos(n2t).

Otras señales: Señal triangular con 4 coeficientes: Con 8 coeficientes. Con 12 coeficientes. Figura 10

Señal tipo diente de sierra con 8 coeficientes: Aplicación en la Medicina Diagnóstico automático: La ecografía permite registrar la vibración de cada una de las membranas del corazón, Figura 11 Figura 12

Flujo del calor El problema del flujo del calor se describe mediante la ecuación Con condición de borde limt→0 u = f. La solución de este problema es similar a la solución del problema anterior. Primero aplicamos la transformada de Fourier en ambos lados de la ecuación: Luego calculamos Finalmente invertimos y obtenemos