kaoyan1basic 高等数学 第635题

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📝 题目

## 第635题 (高等数学 - 选择题) 设 $\displaystyle f(x)=\left\{\begin{array}{ll}x+1, & 0 \leqslant x \leqslant \frac{1}{2} \\ x-1, & \frac{1}{2}

💡 答案解析

**答案**:B **解析**:步骤1:函数$f(x)$在$\displaystyle x=\frac{1}{2}$处有跳跃间断点,$\displaystyle f\left(\frac{1}{2}^-\right)=\frac{3}{2}$,$\displaystyle f\left(\frac{1}{2}^+\right)=-\frac{1}{2}$,跳跃度为$\displaystyle -\frac{1}{2}-\frac{3}{2}=-2$。步骤2:$S(x)$是$f(x)$的正弦级数,周期为2的奇延拓。$\displaystyle S\left(-\frac{5}{2}\right)=S\left(-\frac{1}{2}\right)=-S\left(\frac{1}{2}\right)$。步骤3:在间断点处,$\displaystyle S\left(\frac{1}{2}\right)=\frac{1}{2}\left[f\left(\frac{1}{2}^-\right)+f\left(\frac{1}{2}^+\right)\right]=\frac{1}{2}\left(\frac{3}{2}-\frac{1}{2}\right)=\frac{1}{2}$。故$\displaystyle S\left(-\frac{5}{2}\right)=-\frac{1}{2}$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析函数f(x)的间断点及跳跃度
函数f(x)在x=1/2处有跳跃间断点,左极限f(1/2^-)=3/2,右极限f(1/2^+)=-1/2,跳跃度为-1/2 - 3/2 = -2。
提示:注意分段函数在分段点处的左右极限。
步骤 2/4
目标:利用傅里叶级数的性质简化S(-5/2)
S(x)是f(x)的正弦级数,对应周期为2的奇延拓。由周期性,S(-5/2)=S(-1/2);由奇函数性质,S(-1/2)=-S(1/2)。
公式:S(x+2)=S(x), S(-x)=-S(x)
提示:奇延拓后函数为奇函数,周期为2。
步骤 3/4
目标:计算S(1/2)的值
在间断点x=1/2处,傅里叶级数收敛于左右极限的平均值:S(1/2)=[f(1/2^-)+f(1/2^+)]/2=(3/2 - 1/2)/2=1/2。
公式:S(x0)=[f(x0^-)+f(x0^+)]/2
提示:间断点处傅里叶级数收敛于平均值。
步骤 4/4
目标:得出最终结果
因此S(-5/2)=-S(1/2)=-1/2。

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