Se observa que la integración término por término de una serie trigonométrica
divide los coeficientes y
por
y provocará que la integración tienda a aumentar la convergencia.
Teorema de integración de la serie deFourier
Sea continua por tramos en el intervalo
y sea
. De la serie de Fourier
se puede integrar término por término para obtener
Demostración.
Como y
es continua por tramos, la función
esta definida como
(donde ) es continua y períodica con período
. Puesto que
se sigue que también sea continua. Sea la expansión de
en serie de Fourier
Entonces, para ,
tiene el siguiente resultado (utilizando el método de integración por partes)
Y tiene el siguiente resultado (utilizando el método de integración por partes)
Regresando a la expansión de
Mencionando una vez más lo anterior
se observa que los límites de integración fueron y
. Si se cambian por
y
, la expresión anterior tiene el siguiente resultado
Despejando , resulta
Continuando
Intercambiando por
(variable comodín), se tiene el resultado esperado
Relación entre el teorema de Parseval y la integración de la serie de Fourier
Sea una función continua y
una función continua por tramos en el intervalo
. Si se multiplica
por , integrar término por término, se obtiene el siguiente resultado
Demostación.