Dirichlet conditions

Dirichlet conditions

In mathematics, the Dirichlet conditions are sufficient conditions for a real-valued, periodic function f(x) to be equal to the sum of its Fourier series at each point where f is continuous. Moreover, the behavior of the Fourier series at points of discontinuity is determined as well. These conditions are named after Johann Peter Gustav Lejeune Dirichlet.

The conditions are:

  • f(x) must have a finite number of extrema in any given interval
  • f(x) must have a finite number of discontinuities in any given interval
  • f(x) must be absolutely integrable over a period.
  • f(x) must be bounded

Dirichlet's Theorem for 1-Dimensional Fourier Series

We state Dirichlet's theorem assuming f is a periodic function of period 2π with Fourier series expansion where

 a_n = \frac{1}{2\pi} \int_{-\pi}^{\pi} f(x) e^{-inx}\, dx.

The analogous statement holds irrespective of what the period of f is, or which version of the Fourier expansion is chosen (see Fourier series).

Dirichlet's theorem: If f satisfies Dirichlet conditions, then for all x, we have that the series obtained by plugging x into the Fourier series is convergent, and is given by
 \sum_{n = -\infty}^\infty a_n e^{inx} = \frac{1}{2}(f(x+) + f(x-)) ,
where the notation
 f(x+) = \lim_{y \to x^+} f(y)
 f(x-) = \lim_{y \to x^-} f(y)
denotes the right/left limits of f.


A function satisfying Dirichlet's conditions must have right and left limits at each point of discontinuity, or else the function would need to oscillate at that point, violating the condition on maxima/minima. Note that at any point where f is continuous,

 \frac{1}{2}(f(x+) + f(x-)) = f(x) .

Thus Dirichlet's theorem says in particular that the Fourier series for f converges and is equal to f wherever f is continuous.

External links


Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем написать реферат

Look at other dictionaries:

  • Conditions Aux Limites De Neumann — En mathématiques, une condition aux limites de Neumann (nommée d après Carl Neumann) est imposée à une équation différentielle ou à une équation aux dérivées partielles lorsque l on spécifie les valeurs des dérivées que la solution doit vérifier… …   Wikipédia en Français

  • Conditions aux limites de Neumann — En mathématiques, une condition aux limites de Neumann (nommée d après Carl Neumann) est imposée à une équation différentielle ou à une équation aux dérivées partielles lorsque l on spécifie les valeurs des dérivées que la solution doit vérifier… …   Wikipédia en Français

  • Conditions aux limites de neumann — En mathématiques, une condition aux limites de Neumann (nommée d après Carl Neumann) est imposée à une équation différentielle ou à une équation aux dérivées partielles lorsque l on spécifie les valeurs des dérivées que la solution doit vérifier… …   Wikipédia en Français

  • Dirichlet's theorem — may refer to any of several mathematical theorems due to Johann Peter Gustav Lejeune Dirichlet. Dirichlet s theorem on arithmetic progressions Dirichlet s approximation theorem Dirichlet s unit theorem Dirichlet conditions Dirichlet boundary… …   Wikipedia

  • Conditions Aux Limites De Dirichlet — En mathématiques, une condition aux limites de Dirichlet est imposée à une équation différentielle ou à une équation aux dérivées partielles lorsque l on spécifie les valeurs que la solution doit vérifier sur les frontières/limites du domaine.… …   Wikipédia en Français

  • Conditions aux limites de Dirichlet — En mathématiques, une condition aux limites de Dirichlet est imposée à une équation différentielle ou à une équation aux dérivées partielles lorsque l on spécifie les valeurs que la solution doit vérifier sur les frontières/limites du domaine.… …   Wikipédia en Français

  • Conditions aux limites de dirichlet — En mathématiques, une condition aux limites de Dirichlet est imposée à une équation différentielle ou à une équation aux dérivées partielles lorsque l on spécifie les valeurs que la solution doit vérifier sur les frontières/limites du domaine.… …   Wikipédia en Français

  • Dirichlet boundary condition — In mathematics, the Dirichlet (or first type) boundary condition is a type of boundary condition, named after Johann Peter Gustav Lejeune Dirichlet (1805–1859) who studied under Cauchy and succeeded Gauss at University of Göttingen.[1] When… …   Wikipedia

  • Dirichlet's energy — In mathematics, the Dirichlet s energy is a numerical measure of how variable a function is. More abstractly, it is a quadratic functional on the Sobolev space H1. The Dirichlet energy is intimately connected to Laplace s equation and is named… …   Wikipedia

  • Dirichlet , (Peter Gustav) Lejeune — (1805–1859) German mathematician Born in Düren (now in Germany), Dirichlet studied mathematics at Göttingen where he was a pupil of Karl Gauss and Karl Jacobi. He also studied briefly in Paris where he met Joseph Fourier, who stimulated his… …   Scientists

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”