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地特三等申論題 107年 [電力工程] 工程數學

第 三 題

請求出週期函數 $f(x) = x^2$,其中 $-\pi < x < \pi, f(x+2\pi) = f(x)$,之傅立葉級數,再利用此級數求 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^4}$ 之值。(10 分)
📝 此題為申論題

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第一步:先判斷 f(x)=x^2 為偶函數,因此傅立葉級數只有餘弦項(b_n = 0)。計算 a_0 和 a_n 係數求出傅立葉級數。第二步:利用帕塞瓦爾定理(Parseval's Identity)建立無限級數與函數平方積分之間的關係,即可求得目標級數的值。

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【解題思路】利用偶函數特性求傅立葉餘弦級數,再由帕塞瓦爾定理 (Parseval's Theorem) 推導級數和。 【詳解】 Step 1:求傅立葉級數

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