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パーセバルの等式

2026年10月15日1分で読めますAI生成教科書『基礎理論』第9章 フーリエ級数(フーリエ展開)

AI 生成・木下が未勉強

応用数学入門 第9章 §9.6 ★★★ 定番の応用:Parseval で ζ(2)=π2/6\zeta(2)=\pi^2/6・ζ(4)=π4/90\zeta(4)=\pi^4/90・ζ(6)=π6/945\zeta(6)=\pi^6/945 を出す。

直交基底で成分分解したのだから、「ベクトルの長さの二乗=成分の二乗和」に相当する等式が成り立つ。

定理

定理 (パーセバルの等式 ★★★)

1T∫−T/2T/2∣f(t)∣2  ⁣dt=∑n=−∞∞∣cn∣2=a024+12∑n=1∞(an2+bn2).\frac{1}{T}\int_{-T/2}^{T/2}\left\vert f(t)\right\vert ^2\,\mathop{}\!\mathrm{d} t = \sum_{n=-\infty}^{\infty}\left\vert c_n\right\vert ^2 = \frac{a_0^2}{4}+\frac{1}{2}\sum_{n=1}^{\infty}\bigl(a_n^2+b_n^2\bigr).

左辺は信号の平均パワー、右辺は各振動数成分がもつパワーの総和。「エネルギーは振動数ごとに分配され、その総和は保存する」と読める。

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