極座標での曲線のフーリエ近似の振る舞い

 難しいお題だが、単純な計算であります。
r=θのような極座標表示の曲線で、右辺をフーリエ級数にしてみたら、どうなるかの数値実験です。項数を増やせば原型の曲線に近づくのでしょうが、どう接近するかが見物であります。直交座標ではなく極座標でやるのがヒネリです。

r=θの右辺はフーリエ級数でこうなります。あっ、θをxに読み替えて下さいませ。

はじまりは円です。

第二項までの和

以下こうなります。


どうなるか予断を許さない感じですが、1000項目までの和で納得できるような形状になります。

お終い付近のギザギザはギッブス現象ですかね。
 何か試したい極座標曲線があればどうぞリクエストしてください。

フーリエ級数の使いみち (物理数学One Point)

フーリエ級数の使いみち (物理数学One Point)