Aufgabe 1 s := (x,n) -> PI^2/3 + 4*sum((

Aufgabe1
s:=(x,n)->PI^2/3+4*sum((-1)^k/k^2*cos(k*x),k=1..n)


k
n
2




- 1
 + 4 
x, n   
coskx 
2
3
k=1 k
plot(s(x,8),x=-4..3*PI)
y
9
8
7
6
5
4
3
2
1
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
x
Aufgabe2
assume(kinZ_)
1/2*int(exp(-I*k*PI*x),x=0..1)


- ki
e
- 1 i

2k
simplify(%)


k
 - 1 - 1 i

2k
s:=(x,n)->1/2+sum(1/((2*k+1)*PI*I)*exp(I*(2*k+1)*PI*x),k=-n-1..n)


n
i2k + 1x

e
 +


x, n   1
2
2
k
+
1i
k= -n-1
plot(s(x,20))
plot(s(x,20))
y
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
x
r:=(x,n)->1/2+2/PI*sum(1/(2*k+1)*sin((2*k+1)*PI*x),k=0..n)
 n

 sin2k + 1x
1 + 
2

x, n   
2 
2k + 1
k=0
plot(r(x,20))
y
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
x
Aufgabe3:WirüberprüfendasParsevalscheTheoremfürunseren
RechteckimpulsmitAmplitudeaundPeriodep.DiemittlereLeistung
ergibtsichzua^2/2unddieSummedermittlerenLeistungenebenso
s:=(x,n)->a/2+2*a/PI*sum(1/(2*k+1)*sin((2*k+1)*2*PI/p*x),k=0..n)


 
2
k
+
12
n sin  x

p
a + 2
a
 

 


x, n   

2
2k + 1
k=0
f:=x->piecewise([x>=p/2orx<0,0],[x>0andx<p/2,a])

 

p
p


x  piecewise
≤ x ∨ x < 0, 0 , 0 < x ∧ x < , a
2
2
assume(p>0)
1/p*int(f(x)^2,x=0..p)
1/p*int(f(x)^2,x=0..p)
 2
a
 if0 < p
2
simplify(%)
2
a

2
DieSummedermittlerenLeistungenergibt:
a^2/4+sum(2*a^2/(PI^2*(2*k+1)^2),k=0..infinity)
2
a

2