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¿Por qué no Series de Fourier se enseña en cálculo 2?

Soy autodidacta y he leído el libro "Esencial Cálculo de la ETF" por Larson y Alberguista de cubierta a cubierta y, desde entonces, han sido la evaluación de los problemas más difíciles en el cálculo. Durante mi empresa en la solución de difíciles integrales utilizando la serie de expansiones a través de la monotonía teorema de convergencia, he notado que algunas de las integrales, se trataron fácilmente con la serie de Fourier.

Ahora, ¿por qué no en este tema se incluye en las mismas secciones donde el poder, taylor y de maclaurin de la serie se están discutiendo?

No es que me queje (aunque yo favor de maclaurin y este es mi hobby, así que estoy aprendiendo algo nuevo), pero no debería esta serie también se incluirán en el Cálculo de las 2?

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user247327 Puntos 1594

El uso principal de la serie de Fourier es la solución de segundo orden ecuaciones diferenciales que por lo general no se enseña en Cálculo II. También la teoría básica detrás de la serie de Fourier es infinito dimensional espacios vectoriales, ciertamente no se enseña en Cálculo II!

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Jean-Claude Arbaut Puntos 9403

No estoy seguro de lo que quieres decir por "Cálculo 2", así que aquí es una respuesta tentativa.

Para la comparación, en Francia series de Fourier son enseñadas (en un nivel básico, hasta del teorema de Dirichlet y teorema de Parseval, en el segundo año de universidad. Serie de Taylor se imparten en el primer año (que sería, me imagino, el primer año de estudios universitarios en los Estados unidos). Ecuaciones diferenciales se imparten en el primer año (principalmente a través del cálculo de la solución de ecuaciones específicas), mientras que el general de teoremas (Cauchy-Lipschitz y similares) y las soluciones de la serie (método de Frobenius) se imparten en el segundo año. Generalmente uno podría aprender de la topología y de la integral de Lebesgue en el tercer año (hay algunos topología de antes, pero ni siquiera es un resumen, sólo el vocabulario básico).

El curso en serie de Fourier es bastante corto en comparación con lo que se hace en sucesiones y series de funciones. Ambos son una aplicación de la serie de funciones, y la ocasión de ver prehilbertian estructura y ortogonalidad en dimensión infinita (pero no mucho hincapié). Los ejercicios son principalmente acerca de las aplicaciones para los cálculos numéricos de la serie.

Otra respuesta parece sugerir la existencia de infinitas dimensiones de los espacios están fuera de la cuestión. Se ve en la realidad (aunque muy levemente) ya en el primer año con espacios de polinomios y espacios de funciones. Sin embargo, el énfasis en el primer año es sin duda en finito dimensionales espacios vectoriales y las aplicaciones de las matrices y de la geometría.

Caveat emptor: este es del recuerdo de mis estudios académicos de hace 20 años, el plan de estudios puede haber cambiado un poco, y un maestro puede tener una opinión diferente.


Ya que parece estar hablando acerca de la escuela secundaria (o secundaria): en Francia no hay nada sobre el teorema de Rolle o series de Taylor en la escuela secundaria. El cálculo se limita al cálculo de límites, derivadas, y los conceptos básicos acerca de la integración (integración por partes, pero no hay cambio de variable). Ecuaciones diferenciales se limitan a 1º o 2º grado lineal de la educación a distancia con coeficientes constantes. También hay algo de geometría y geometría analítica (hasta cónicos y el uso de los números complejos en el plano de la geometría, y los teoremas fundamentales de la trigonometría). Yo diría que el currículo de la escuela secundaria es más bien la luz, en comparación con lo que se enseña en la universidad.


Nota: si hay una referencia para arriba-a-fecha de la comparación de los programas de matemáticas a través de los países, me sería de gran interés.

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Justin Puntos 218

No es que esto es totalmente nuevo, pero me gustaría poner mi $2-$centavos.

Como la mayoría de matemáticas, usted puede aprender los fundamentos de cualquier ricos en teoría en cualquier momento. Sin embargo, para entender algo, y ver su utilidad y propósito, usted debe entender otras áreas de las matemáticas.

Serie de Fourier no se discutan en el Cálculo II, ya que sería de motivación. ¿Por qué exactamente debe $f(x)$ ser representable como una serie infinita de las integrales, utilizando el seno y el coseno? La respuesta radica en el hecho de que la integral es una manera útil de la definición de un interior-producto en un espacio vectorial de las funciones continuas. Esto es útil ya que permite definir el ángulo entre dos funciones, y le permite asociar una longitud a una función. Las integrales de calcular están dando vector de bloques de construcción que se aproximan a su función, pero el por qué es porque estas variantes de seno y coseno de producir lo que se llama una base ortonormales (lo que significa).

Serie de Fourier es una herramienta poderosa, que sería difícil de transmitir sin el lenguaje de álgebra lineal, que normalmente se enseña después Cálculo II y antes de Ecuaciones Diferenciales.

En mi institución, enseñamos la serie de Fourier a la derecha después del cálculo vectorial. Cuando los estudiantes tienen un conocimiento suficiente de álgebra lineal para entender por qué la serie de Fourier debe trabajar.

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