Condições de Dirichlet para Convergência
1829
- Peter Gustav Lejeune Dirichlet
Para um Fourier Para que uma série convirja para o valor da função, esta deve satisfazer as condições de Dirichlet ao longo de um período. Estas são: (1) a função deve ser absolutamente integrável, (2) deve ter um número finito de extremos (máximos e mínimos) e (3) deve ter um número finito de descontinuidades.
Embora Fourier afirmasse que sua série poderia representar qualquer função arbitrária, isso foi posteriormente comprovado como incorreto. Peter Gustav Lejeune Dirichlet forneceu a primeira prova rigorosa de convergência para uma classe específica de funções. Suas condições são suficientes, mas não necessárias, para a convergência. Se uma função periódica [latex]f(x)[/latex] satisfaz essas três condições, sua série de Fourier converge. Nos pontos de continuidade, a série converge para [latex]f(x)[/latex]. Em um ponto de descontinuidade abrupta, digamos [latex]x_0[/latex], a série converge para o ponto médio do salto, ou seja, [latex]frac{1}{2} (f(x_0^-) + f(x_0^+))[/latex], onde [latex]f(x_0^-)[/latex] e [latex]f(x_0^+)[/latex] são os limites à esquerda e à direita, respectivamente.
Essas condições são cruciais porque definem o domínio prático de aplicabilidade das séries de Fourier. A maioria dos sinais e funções encontrados em física e engenharia, como ondas quadradas ou ondas dente de serra, satisfazem as condições de Dirichlet. São contínuos por partes e têm variação limitada. O estabelecimento dessas condições colocou a análise de Fourier em uma base matemática sólida, transformando-a de uma ferramenta intuitiva em um ramo rigorosamente definido da matemática e garantindo sua confiabilidade em aplicações científicas.
UNESCO Nomenclature: 1201
· Álgebra
Precursores
- O trabalho inicial de Joseph Fourier sobre séries trigonométricas
- O trabalho de Augustin-Louis Cauchy sobre rigor na análise
- O trabalho de Bernard Bolzano sobre continuidade e limites
- o conceito de uma função e suas propriedades
Aplicações
- análise matemática
- signal processing validation
- análise de sistemas de engenharia
- modelagem física
Ideias de Inovação Potencial
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Relacionado a: condições de Dirichlet, convergência, séries de Fourier, análise matemática, descontinuidade, extremos, absolutamente integrável, contínua por partes, processamento de sinais, Peter Dirichlet.