715. Различные виды формулы Фурье.
Предполагая выполненными достаточные условия применимости формулы Фурье, будем считать для простоты, что в рассматриваемой точке х функция
непрерывна или, если разрывна, то удовлетворяет условию
т. е. что рассматриваемая точка является регулярной [684]. Тогда во всяком случае имеем:
Ввиду того, что внутренний интеграл явно представляет собой четную функцию от
эту формулу можно переписать и так:
Легко показать далее, что при сделанных в п° 712 [или п° 714] общих предположениях относительно функции
существует и интеграл
Этот интеграл, к тому же, является непрерывной функцией от
и, очевидно, нечетной. Хотя нельзя ручаться за существование для этой функции несобственного интеграла от
до
но он наверное
существует в смысле главного значения [484], причем
Умножая это равенство на
и складывая с (12), придем к соотношению
где наружный интеграл понимается в смысле главного значения. В этом виде формула была впервые представлена Коши. Возвращаясь к формуле (11), напишем ее в виде
Если
есть четная функция, то
и мы получим упрощенную формулу, содержащую лишь косинусы
Аналогично, в случае нечетной функции
мы приходим к формуле, содержащей лишь синусы:
Пусть теперь функция
задана лишь в промежутке
и удовлетворяет в этом промежутке условиям, аналогичным тем которые раньше были поставлены по отношению ко всему промежутку
Тогда, распространяя функцию
на промежуток
с помощью равенств