无穷级数 · 设 $f(x)$ 是周期为 $2\pi$ 的奇函数,在 $[

第11章 无穷级数 | 题库题号 12-15(可溯源)| 一题一图组 · 按题型取式 | 师生双视图同源
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题 干
设 $f(x)$ 是周期为 $2\pi$ 的奇函数,在 $[0,\pi]$ 上 $f(x)=x$,求其傅里叶级数。
还原图过程图雷区图认知层级图
图一还原图先把「有什么」摆出来
已 知f 是周期 2π 的奇函数在 [0,π] 上 f(x) = x所 求求其傅里叶级数缺口需架桥
周期奇函数:只含正弦项,$a_n=0$,只算 $b_n$。
教师点题:先判奇偶 —— 奇函数 ⇒ 正弦级数。
学生写出 $b_n=\frac2\pi\int_0^\pi x\sin nx\,dx$。
图二过程图标准解答逐步(题库真题自带)
标准解答(题库真题自带,逐步可核验)
  1. $f(x)$ 是奇函数,所以 $a_n=0$。
  2. $b_n = \frac{2}{\pi} \int_0^\pi x \sin nx dx$。
  3. 分部积分:$\int x \sin nx dx = -\frac{x}{n} \cos nx + \frac{1}{n^2} \sin nx + C$。
  4. 代入上下限得 $b_n = \frac{2}{\pi} \left[ -\frac{\pi}{n} \cos n\pi \right] = \frac{2}{n} (-1)^{n+1}$。
  5. 所以傅里叶级数为 $\sum_{n=1}^{\infty} b_n \sin nx = 2\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^{n+1}}{n} \sin nx$。
标准解答(题库真题自带):分部积分 ⇒ $b_n=\frac2n(-1)^{n+1}$,级数 $2\sum_{n=1}^{\infty}\frac{(-1)^{n+1}}{n}\sin nx$。
教师强调 $\cos n\pi=(-1)^n$ 的符号搬运。
学生复算 $b_n$,核对 $(-1)^{n+1}$ 的指数。
图三雷区图错在哪一步(真实数据接入位)
雷区数据接入位 本图用于把「最易错处」钉在图上的具体位置;错误率来自题库作答聚合(脱敏·按知识点「傅里叶级数」)。
本知识点真实错误率:数据接入后显示(暂无则不显示,绝不编造)。
雷区图把「最容易错的地方」钉在具体位置;错误率数据接入后显示。
教师只点典型错误、不点名。
学生对照自查:这几个位置我有没有踩坑?
图四认知层级图本题落在 Bloom 哪一层
认知层级(Bloom):本题在主序列中的位置记忆理解应用●分析评价创造绿=本题涉及;灰=本题不涉及(层级递进,但不要求每题都到顶)
本题涉及的认知层级(绿)——级别递进,但不要求每题都到顶。
教师据此定课堂标高:只到「应用」的题,不拔到「评价」。
学生知道要练到哪一层:会算 ≠ 会用。
🎯 同型题 · 同考场(Ch7 傅里叶级数 · 题库真题 21 道,取 3 道 · 可溯源 id,非本题改编)
将函数 $f(x) = \sin x$ 展开为 $x$ 的幂级数。
#HC07傅里叶级-007 | calc | 基础
看答案
$\sum_{n=0}^{\infty} \frac{(-1)^n}{(2n+1)!} x^{2n+1}$
将函数$f(x)=x^2$在区间[-π,π]上展开为傅里叶级数。
#HC0775-009 | calc | 挑战
看答案
$\pi^2/3 + 4\sum_{n=1}^{\infty} (-1)^n \cos(nx)/n^2$
求数项级数$\sum_{n=1}^{\infty} \frac{n}{3^n}$的和。
#HC07傅里叶级-004 | calc | 挑战
看答案
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做法同源:识别特征 → 判别方法 → 验算。答案可折叠,先自己做再看;错误率来自训练记录(样本不足则留白,绝不编造)。