Reducción del error cuadrático medio (otra manera de expresarlo)
Ahora se va a demostrar que el error cuadrático medio en una aproximación a
por
, definida por la ecuación
se puede reducir a
Partiendo de la primera ecuación del error cuadrático medio, se desarrolla el binomio al cuadrado
La primera integral no se altera. En la segunda, tendrá el siguiente resultado
Para la segunda integral el resultado es
En la tercera integral, resulta lo siguiente
Si ,
y
, por propiedades de ortogonalidad e integración directa
Para la tercera integral, el resultado es
Regresando y sustituyendo
Finalmente, el error cuadrático medio se reduce a
Comprobando la siguiente desigualdad
Se demostrará la siguiente desigualdad
Partiendo de la ecuación del error cuadrático medio
Se dice que
Despejando la primera integral
Recordando que la primera integral del segundo miembro es equivalente a
Y la segunda integral de ese mismo miembro es equivalente a
Entonces, sustituyendo en la desigualdad, resulta
Y con esto queda establecida la desigualdad.
El teorema de Parseval
El teorema de Parseval afirma que si ,
y
para
son los coeficientes en la expansión de Fourier de una función periódica
con período
, entonces
Para demostrar este teorema, se parte con la aproximación del error cuadrático medio de
por
y
Las desigualdades y
presenta una sucesión en donde
solo tiene términos no negativos y no es creciente, por lo que, la sucesión converge. Recordando la ecuación de
Tomando el límite cuando
Ahora, recordando la desigualdad , se hará que
. Entonces, tomando el límite en ambos miembros cuando
, se brinda lo siguiente
Y el teorema de Parseval queda demostrado.
En las sucesiones de Ek me perdí, dices que no hay términos negativos pero…y ¿ese menos de Ek+1 = Ek – (1/2)((ak+1)^2 + (bk+1)^2)?
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La desigualdad menciona E_k (t) >=0, eso significa que jamás habrá valores negativos, por eso tiene expresado |E_k| en valor absoluto (un equivalente). Del valor que dé E_(k+1) siempre será positivo, por muy pequeño que sea, ya que sólo depende de E_k, a_(k+1) y b_(k+1); de la expresión que me dices referente al signo «-» no tiene porque interpretarse de que E_(k+1) dará en algún momento valores negativos.
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Muchas gracias por la aclaración, malinterpreté esa parte del texto…e igualmente gracias por compartir la demostración de estos teoremas, me sirvieron mucho para entender los fundamentos de la serie de fourier.
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Claro, un gusto por atenderte…
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