<?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE document PUBLIC "-//CNX//DTD CNXML 0.5 plus MathML//EN" "http://cnx.rice.edu/cnxml/0.5/DTD/cnxml_mathml.dtd">
<document xmlns="http://cnx.rice.edu/cnxml" xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="m10733">

  <name>Derivation of Fourier Coefficients Equation</name>
   
  <metadata>
  <md:version>2.5</md:version>
  <md:created>2002/07/11</md:created>
  <md:revised>2003/11/04 11:52:03 US/Central</md:revised>
  <md:authorlist>
      <md:author id="mjhaag">
      <md:firstname>Michael</md:firstname>
      
      <md:surname>Haag</md:surname>
      <md:email>mjhaag@rice.edu</md:email>
    </md:author>
  </md:authorlist>

  <md:maintainerlist>
    <md:maintainer id="prash">
      <md:firstname>Prashant</md:firstname>
      
      <md:surname>Singh</md:surname>
      <md:email>prash@ece.rice.edu</md:email>
    </md:maintainer>
    <md:maintainer id="mariyah">
      <md:firstname>Mariyah</md:firstname>
      
      <md:surname>Poonawala</md:surname>
      <md:email>mariyah@rice.edu</md:email>
    </md:maintainer>
  </md:maintainerlist>
  
  <md:keywordlist>
    <md:keyword>exponential</md:keyword>
    <md:keyword>fourier</md:keyword>
    <md:keyword>fourier coefficients</md:keyword>
    <md:keyword>fourier series</md:keyword>
    <md:keyword>signals</md:keyword>
    <md:keyword>sinusoid</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract>The module goes through the steps of deriving the Fourier coefficient equation from the general Fourier series equation.</md:abstract>
</metadata>

  <content>
    <section id="int">
      <name>Introduction</name>
      <para id="p1_int">
	You should already be familiar with the existence of the
	general <cnxn document="m10496" target="fs" strength="8">Fourier
	Series equation</cnxn>, which is written as:

	<equation id="eq1">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">f</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:sum/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>n</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:uplimit>
		  <m:infinity/>
		</m:uplimit>
		<m:lowlimit>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:infinity/>
		  </m:apply>
		</m:lowlimit>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci><m:msub>
		    <m:mi>c</m:mi>
		    <m:mi>n</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:exp/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci><m:msub>
			<m:mi>ω</m:mi>
			<m:mn>0</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		      <m:ci>n</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	What we are interested in here is how to determine the Fourier
	coefficients, 
	<m:math display="inline">
	  <m:ci><m:msub>
	    <m:mi>c</m:mi>
	    <m:mi>n</m:mi>
	  </m:msub></m:ci>
	</m:math>, given a function
	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">f</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>.  Below we will walk through the steps of deriving
	the general equation for the Fourier coefficients of a given
	function.
      </para> 
    </section>

    <section id="deriv">
      <name>Derivation</name>
      <para id="p1_der">
	To solve <cnxn target="eq1" strength="8"/> for 
	<m:math display="inline">
	  <m:ci><m:msub>
	    <m:mi>c</m:mi>
	    <m:mi>n</m:mi>
	  </m:msub></m:ci>
	</m:math>, we have to do a little algebraic manipulation.
	First of all we will multiply both sides of <cnxn target="eq1"/> by
	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:exp/>
	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:ci><m:msub>
		  <m:mi>ω</m:mi>
		  <m:mn>0</m:mn>
		</m:msub></m:ci>
		<m:ci>k</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>, where 
	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:in/>
	    <m:ci>k</m:ci>
	    <m:integers/>
	  </m:apply>
	</m:math>.

	<equation id="eq2">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:exp/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci><m:msub>
			<m:mi>ω</m:mi>
			<m:mn>0</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		      <m:ci>k</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:sum/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>n</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:uplimit>
		  <m:infinity/>
		</m:uplimit>
		<m:lowlimit>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:infinity/>
		  </m:apply>
		</m:lowlimit>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci><m:msub>
		    <m:mi>c</m:mi>
		    <m:mi>n</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:exp/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci><m:msub>
			<m:mi>ω</m:mi>
			<m:mn>0</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		      <m:ci>n</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:exp/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:imaginaryi/>
			<m:ci><m:msub>
			  <m:mi>ω</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
			<m:ci>k</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	Now integrate both sides over a given period,
	<m:math><m:ci>T</m:ci></m:math>:

	<equation id="eq3">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:uplimit>
		  <m:ci>T</m:ci>
		</m:uplimit>
		<m:lowlimit>
		  <m:cn>0</m:cn>
		</m:lowlimit>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:exp/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:imaginaryi/>
			<m:ci><m:msub>
			  <m:mi>ω</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
			<m:ci>k</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:uplimit>
		  <m:ci>T</m:ci>
		</m:uplimit>
		<m:lowlimit>
		  <m:cn>0</m:cn>
		</m:lowlimit>
		<m:apply>
		  <m:sum/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>n</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:uplimit>
		    <m:infinity/>
		  </m:uplimit>
		  <m:lowlimit>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:infinity/>
		    </m:apply>
		  </m:lowlimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>c</m:mi>
		      <m:mi>n</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:imaginaryi/>
			<m:ci><m:msub>
			  <m:mi>ω</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
			<m:ci>n</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:apply>
			  <m:times/>
			  <m:imaginaryi/>
			  <m:ci><m:msub>
			    <m:mi>ω</m:mi>
			    <m:mn>0</m:mn>
			  </m:msub></m:ci>
			  <m:ci>k</m:ci>
			  <m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>
	
	On the right-hand side we can switch the summation and
	integral along with pulling out the constant out of the
	integral.

	<equation id="eq4">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:uplimit>
		  <m:ci>T</m:ci>
		</m:uplimit>
		<m:lowlimit>
		  <m:cn>0</m:cn>
		</m:lowlimit>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:exp/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:imaginaryi/>
			<m:ci><m:msub>
			  <m:mi>ω</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
			<m:ci>k</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:sum/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>n</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:uplimit>
		  <m:infinity/>
		</m:uplimit>
		<m:lowlimit>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:infinity/>
		  </m:apply>
		</m:lowlimit>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci><m:msub>
		    <m:mi>c</m:mi>
		    <m:mi>n</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:int/>
		    <m:bvar>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:bvar>
		    <m:uplimit>
		      <m:ci>T</m:ci>
		    </m:uplimit>
		    <m:lowlimit>
		      <m:cn>0</m:cn>
		    </m:lowlimit>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:imaginaryi/>
			<m:ci><m:msub>
			  <m:mi>ω</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
			<m:apply>
			  <m:minus/>
			  <m:ci>n</m:ci>
			  <m:ci>k</m:ci>
			</m:apply>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>		    
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	Now that we have made this seemingly more complicated, let us
	focus on just the integral, 
	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:int/>
	    <m:bvar>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:bvar>
	    <m:uplimit>
	      <m:ci>T</m:ci>
	    </m:uplimit>
	    <m:lowlimit>
	      <m:cn>0</m:cn>
	    </m:lowlimit>
	    <m:apply>
	      <m:exp/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:ci><m:msub>
		  <m:mi>ω</m:mi>
		  <m:mn>0</m:mn>
		</m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci>n</m:ci>
		  <m:ci>k</m:ci>
		</m:apply>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>, on the right-hand side of the above equation.

	For this integral we will need to consider two cases:  
	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci>n</m:ci>
	    <m:ci>k</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> and
	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:neq/>
	    <m:ci>n</m:ci>
	    <m:ci>k</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>.  For 
	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci>n</m:ci>
	    <m:ci>k</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> we will have:

	<equation id="eq5">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:forall/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:condition>
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:ci>n</m:ci>
		  <m:ci>k</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:condition>
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:uplimit>
		    <m:ci>T</m:ci>
		  </m:uplimit>
		  <m:lowlimit>
		    <m:cn>0</m:cn>
		  </m:lowlimit>
		  <m:apply>
		    <m:exp/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci><m:msub>
			<m:mi>ω</m:mi>
			<m:mn>0</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:ci>n</m:ci>
			<m:ci>k</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:ci>T</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	For 
	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:neq/>
	    <m:ci>n</m:ci>
	    <m:ci>k</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>, we will have:

	
	<equation id="eq6">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:forall/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:condition>
		<m:apply>
		  <m:neq/>
		  <m:ci>n</m:ci>
		  <m:ci>k</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:condition>
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:uplimit>
		    <m:ci>T</m:ci>
		  </m:uplimit>
		  <m:lowlimit>
		    <m:cn>0</m:cn>
		  </m:lowlimit>
		  <m:apply>
		    <m:exp/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci><m:msub>
			<m:mi>ω</m:mi>
			<m:mn>0</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:ci>n</m:ci>
			<m:ci>k</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:apply>
		    <m:int/>
		    <m:bvar>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:bvar>
		    <m:uplimit>
		      <m:ci>T</m:ci>
		    </m:uplimit>
		    <m:lowlimit>
		      <m:cn>0</m:cn>
		    </m:lowlimit>	
		    <m:apply>
		      <m:cos/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:ci><m:msub>
			  <m:mi>ω</m:mi>
			  <m:mn>0</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
			<m:apply>
			  <m:minus/>
			  <m:ci>n</m:ci>
			  <m:ci>k</m:ci>
			</m:apply>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>	    
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:apply>
		      <m:int/>
		      <m:bvar>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:bvar>
		      <m:uplimit>
			<m:ci>T</m:ci>
		      </m:uplimit>
		      <m:lowlimit>
			<m:cn>0</m:cn>
		      </m:lowlimit>
		      <m:apply>
			<m:sin/>
			<m:apply>
			  <m:times/>
			  <m:ci><m:msub>
			    <m:mi>ω</m:mi>
			    <m:mn>0</m:mn>
			  </m:msub></m:ci>
			  <m:apply>
			    <m:minus/>
			    <m:ci>n</m:ci>
			    <m:ci>k</m:ci>
			  </m:apply>
			  <m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	But 
	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:cos/>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci><m:msub>
		<m:mi>ω</m:mi>
		<m:mn>0</m:mn>
	      </m:msub></m:ci>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:ci>n</m:ci>
		<m:ci>k</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	has an integer number of periods, 
	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:minus/>
	    <m:ci>n</m:ci>
	    <m:ci>k</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>, between <m:math><m:cn>0</m:cn></m:math> and 
	<m:math><m:ci>T</m:ci></m:math>.  Imagine a graph of the
	cosine; because it has an integer number of periods, there are
	equal areas above and below the x-axis of the graph.  This
	statement holds true for 
	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:sin/>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci><m:msub>
		<m:mi>ω</m:mi>
		<m:mn>0</m:mn>
	      </m:msub></m:ci>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:ci>n</m:ci>
		<m:ci>k</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> as well.  What this means is

	<equation id="eq7">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:uplimit>
		  <m:ci>T</m:ci>
		</m:uplimit>
		<m:lowlimit>
		  <m:cn>0</m:cn>
		</m:lowlimit>	
		<m:apply>
		  <m:cos/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>ω</m:mi>
		      <m:mn>0</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>n</m:ci>
		      <m:ci>k</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>	    
	      </m:apply>
	      <m:cn>0</m:cn>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	as well as the integral involving the sine function.
	Therefore, we conclude the following about our integral of
	interest:
	
	<equation id="eq8">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:uplimit>
		  <m:ci>T</m:ci>
		</m:uplimit>
		<m:lowlimit>
		  <m:cn>0</m:cn>
		</m:lowlimit>	
		<m:apply>
		  <m:exp/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>ω</m:mi>
		      <m:mn>0</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>n</m:ci>
		      <m:ci>k</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>	    
	      </m:apply>
	      <m:piecewise>
		<m:piece>
		  <m:ci>T</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:ci>n</m:ci>
		    <m:ci>k</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:piece>
		<m:otherwise>
		  <m:cn>0</m:cn>
		</m:otherwise>
	      </m:piecewise>	      
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>
 	    
	Now let us return our attention to our complicated equation,
	<cnxn target="eq4" strength="8"/>, to see if we can finish
	finding an equation for our Fourier coefficients.  Using the
	facts that we have just proven above, we can see that the only
	time <cnxn target="eq4" strength="8"/> will have a nonzero
	result is when <m:math><m:ci>k</m:ci></m:math> and 
	<m:math><m:ci>n</m:ci></m:math> are equal:
	
	<equation id="eq9">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:forall/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:condition>
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:ci>n</m:ci>
		  <m:ci>k</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:condition>
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:uplimit>
		    <m:ci>T</m:ci>
		  </m:uplimit>
		  <m:lowlimit>
		    <m:cn>0</m:cn>
		  </m:lowlimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:apply>
			  <m:times/>
			  <m:imaginaryi/>
			  <m:ci><m:msub>
			    <m:mi>ω</m:mi>
			    <m:mn>0</m:mn>
			  </m:msub></m:ci>
			  <m:ci>n</m:ci>
			  <m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci>T</m:ci>
		  <m:ci><m:msub>
		    <m:mi>c</m:mi>
		    <m:mi>n</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	Finally, we have our general equation for the Fourier
	coefficients:

	<equation id="eq10">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:ci><m:msub>
		<m:mi>c</m:mi>
		<m:mi>n</m:mi>
	      </m:msub></m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:ci>T</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:uplimit>
		    <m:ci>T</m:ci>
		  </m:uplimit>
		  <m:lowlimit>
		    <m:cn>0</m:cn>
		  </m:lowlimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:apply>
			  <m:times/>
			  <m:imaginaryi/>
			  <m:ci><m:msub>
			    <m:mi>ω</m:mi>
			    <m:mn>0</m:mn>
			  </m:msub></m:ci>
			  <m:ci>n</m:ci>
			  <m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>		
      </para>

      <section id="sub1">
	<name>Finding Fourier Coefficients Steps</name>
	<para id="p1_sub1">
	  To find the Fourier coefficients of periodic 
	  <m:math display="inline">
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:math>:

	  <list id="steps" type="enumerated">
	    <item>
	      For a given <m:math><m:ci>k</m:ci></m:math>, multiply 
	      <m:math display="inline">
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:math> by
	      <m:math display="inline">
		<m:apply>
		  <m:exp/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci><m:msub>
			<m:mi>ω</m:mi>
			<m:mn>0</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		      <m:ci>k</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:math>, and take the area under the curve (dividing
	      by <m:math><m:ci>T</m:ci></m:math>).
	    </item>

	    <item>
	      Repeat step (1) for all 
	      <m:math display="inline">
		<m:apply>
		  <m:in/>
		  <m:ci>k</m:ci>
		  <m:integers/>
		</m:apply>
	      </m:math>.
	    </item>
	  </list>

	</para>
      </section>

    </section>

  </content>
</document>
