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  <name>Symmetry Properties of the Fourier Series</name>

  <metadata>
  <md:version>2.3</md:version>
  <md:created>2002/09/05</md:created>
  <md:revised>2003/07/30 11:15:32.626 GMT-5</md:revised>
  <md:authorlist>
      <md:author id="jrom">
      <md:firstname>Justin</md:firstname>
      
      <md:surname>Romberg</md:surname>
      <md:email>jrom@rice.edu</md:email>
    </md:author>
  </md:authorlist>

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      <md:firstname>Prashant</md:firstname>
      
      <md:surname>Singh</md:surname>
      <md:email>prash@ece.rice.edu</md:email>
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      <md:firstname>Mariyah</md:firstname>
      
      <md:surname>Poonawala</md:surname>
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  <md:keywordlist>
    <md:keyword>symmetry</md:keyword>
    <md:keyword>fourier</md:keyword>
    <md:keyword>fourier series</md:keyword>
    <md:keyword>properties</md:keyword>
    <md:keyword>symmetry property</md:keyword>
    <md:keyword>symmetry properties</md:keyword>
    <md:keyword>even signal</md:keyword>
    <md:keyword>odd signal</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract>This module looks at the different symmetry properties of the fourier series and its fourier coefficients.</md:abstract>
</metadata>
    
  
  <content>
    <section id="sym">
      <name>Symmetry Properties</name>
      
      <section id="real">
	<name>Real Signals</name>
	<para id="preal">	  
	  Real signals have a conjugate symmetric Fourier series.

	  <rule type="theorem" id="realtheorem">
	    <statement>
	      <para id="cocacola">
		<emphasis>If</emphasis> 
		<m:math>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:math>
		is real it implies that 
		<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:conjugate/>
		      <m:apply>		 
			<m:ci type="fn">f</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>

		(<m:math>
		  <m:apply>
		    <m:conjugate/>
		    <m:apply>		 
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>
		is the complex conjugate of 
		<m:math>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:math>),
		<emphasis>then</emphasis> 
		<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:conjugate/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>c</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mi>n</m:mi>
			  </m:mrow>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>
		which implies that
		<m:math>
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:apply>
		      <m:real/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>c</m:mi>
			  <m:mi>n</m:mi>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:real/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>c</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mi>n</m:mi>
			  </m:mrow>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>,
		<foreign>i.e.</foreign> the real part of 
		<m:math>		
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>c</m:mi>
		      <m:mi>n</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>		
		</m:math> 
		is even, and
		<m:math>
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:apply>
		      <m:imaginary/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>c</m:mi>
			  <m:mi>n</m:mi>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:apply>
			<m:imaginary/>
			<m:ci>
			  <m:msub>
			    <m:mi>c</m:mi>
			    <m:mrow>
			      <m:mo>-</m:mo>
			      <m:mi>n</m:mi>
			    </m:mrow>
			  </m:msub>
			</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>,
		<foreign>i.e.</foreign> the imaginary part of
		<m:math>		
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>c</m:mi>
		      <m:mi>n</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>		
		</m:math> 
		is odd.  See <cnxn target="fig1"/>. It also
		implies that 
		<m:math>
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:apply>
		      <m:abs/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>c</m:mi>
			  <m:mi>n</m:mi>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:abs/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>c</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mi>n</m:mi>
			  </m:mrow>	
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>,
		i.e. that magnitude is even, and that
		<m:math>
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:apply>
		      <m:ci><m:mo>∠</m:mo></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:minus/>
			<m:ci><m:mo>∠</m:mo></m:ci>
			<m:ci>
			  <m:msub>
			    <m:mi>c</m:mi>
			    <m:mrow>
			      <m:mo>-</m:mo>
			      <m:mi>n</m:mi>
			    </m:mrow>			    
			  </m:msub>
			</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>,
		<foreign>i.e.</foreign> the phase is odd.
	      </para>
	    </statement>

	    <proof>
	      <para id="classic">
		<equation id="drpepperisbetter">
		  <m:math>
		    <m:apply>
		      <m:eq/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>c</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mi>n</m:mi>
			  </m:mrow>			  
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:divide/>
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			  <m:ci>T</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:int/>
			  <m:bvar>
			    <m:mi>t</m:mi>
			  </m:bvar>
			  <m:lowlimit>
			    <m:cn>0</m:cn>
			  </m:lowlimit>
			  <m:uplimit>
			    <m:ci>T</m:ci>
			  </m:uplimit>
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			    <m:times/>
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				  </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:forall/>
			<m:bvar>
			  <m:mi>t</m:mi>
			</m:bvar>
			<m:condition>
			  <m:apply>
			    <m:eq/>
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			      <m:ci>t</m:ci>
			    </m:apply>
			    <m:apply>
			      <m:conjugate/>
			      <m:apply>		 
				<m:ci type="fn">f</m:ci>
				<m:ci>t</m:ci>
			      </m:apply>
			    </m:apply>
			  </m:apply>
			</m:condition>
			<m:apply>
			  <m:conjugate/>
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			    <m:times/>
			    <m:apply>
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			      <m:cn>1</m:cn>
			      <m:ci>T</m:ci>
			    </m:apply>
			    <m:apply>
			      <m:int/>
			      <m:bvar>
				<m:mi>t</m:mi>
			      </m:bvar>
			      <m:lowlimit>
				<m:cn>0</m:cn>
			      </m:lowlimit>
			      <m:uplimit>
				<m:ci>T</m:ci>
			      </m:uplimit>
			      <m:apply>
				<m:times/>
				<m:apply>
				  <m:conjugate/>
				  <m:apply>		 
				    <m:ci type="fn">f</m:ci>
				    <m:ci>t</m:ci>
				  </m:apply>
				</m:apply>
				<m:apply>
				  <m:exp/>
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				      <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:apply>
		      <m:apply>
			<m:conjugate/>
			<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:mi>t</m:mi>
			    </m:bvar>
			    <m:lowlimit>
			      <m:cn>0</m:cn>
			    </m:lowlimit>
			    <m:uplimit>
			      <m:ci>T</m:ci>
			    </m:uplimit>
			    <m:apply>
			      <m:times/>
			      <m:apply>		 
				<m:ci type="fn">f</m:ci>
				<m:ci>t</m:ci>
			      </m:apply>
			      <m:apply>
				<m:exp/>
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				  <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:apply>
			<m:conjugate/>
			<m:ci>
			  <m:msub>
			    <m:mi>c</m:mi>
			    <m:mi>n</m:mi>
			  </m:msub>
			</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:math>
		</equation>
		
	      </para>

	      
	      <figure id="fig1" orient="vertical">
		<subfigure id="fig1a">
		  <media type="image/png" src="m10838ae.png"/>
		  </subfigure>
		 <subfigure id="fig1b">
		  <media type="image/png" src="m10838ce.png"/>
		  </subfigure> 

		  <caption>
		    <m:math>
		      <m:apply>
			<m:eq/>
			<m:apply>
			  <m:real/>
			  <m:ci>
			    <m:msub>
			      <m:mi>c</m:mi>
			      <m:mi>n</m:mi>
			    </m:msub>
			  </m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:real/>
			  <m:ci>
			    <m:msub>
			      <m:mi>c</m:mi>
			      <m:mrow>
				<m:mo>-</m:mo>
				<m:mi>n</m:mi>
			      </m:mrow>
			    </m:msub>
			  </m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:math>,
		    and
		    <m:math>
		      <m:apply>
			<m:eq/>
			<m:apply>
			  <m:imaginary/>
			  <m:ci>
			    <m:msub>
			      <m:mi>c</m:mi>
			      <m:mi>n</m:mi>
			    </m:msub>
			  </m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:minus/>
			  <m:apply>
			    <m:imaginary/>
			    <m:ci>
			      <m:msub>
				<m:mi>c</m:mi>
				<m:mrow>
				  <m:mo>-</m:mo>
				  <m:mi>n</m:mi>
				</m:mrow>
			      </m:msub>
			    </m:ci>
			  </m:apply>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:math>.		    
		  </caption>
	      </figure>

	      <figure id="fig" orient="vertical">
		<subfigure id="fig1c">
		  <media type="image/png" src="m10838be.png"/>
		  </subfigure>
		<subfigure id="fig1d">
		  <media type="image/png" src="m10838de.png"/>
		  </subfigure>
		  <caption>
		    <m:math>
		      <m:apply>
			<m:eq/>
			<m:apply>
			  <m:abs/>
			  <m:ci>
			    <m:msub>
			      <m:mi>c</m:mi>
			      <m:mi>n</m:mi>
			    </m:msub>
			  </m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:abs/>
			  <m:ci>
			    <m:msub>
			      <m:mi>c</m:mi>
			      <m:mrow>
				<m:mo>-</m:mo>
				<m:mi>n</m:mi>
			      </m:mrow>	
			    </m:msub>
			  </m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:math>,
		    and
		    <m:math>
		      <m:apply>
			<m:eq/>
			<m:apply>
			  <m:ci><m:mo>∠</m:mo></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:minus/>
			    <m:ci><m:mo>∠</m:mo></m:ci>
			    <m:ci>
			      <m:msub>
				<m:mi>c</m:mi>
				<m:mrow>
				  <m:mo>-</m:mo>
				  <m:mi>n</m:mi>
				</m:mrow>			    
			      </m:msub>
			    </m:ci>
			  </m:apply>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:math>.
		  </caption>		  
	      </figure>	      
	    </proof>	    
	  </rule>
	</para>
      </section>


      <section id="realandeven">
	<name>Real and Even Signals</name>
	<para id="sleep">
	  Real and even signals have real and even Fourier series.

	  <rule id="realevenrule" type="theorem">
	    <statement id="rest">
	      <para id="slumber">
		<emphasis>If</emphasis>		
		<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:conjugate/>
		      <m:apply>		 
			<m:ci type="fn">f</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>
		and 
		<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:apply>		 
			<m:ci type="fn">f</m:ci>
			<m:apply>	
			  <m:minus/>
			  <m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>,
		<foreign>i.e.</foreign> the signal is real and even,
		<emphasis>then</emphasis> 
		<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:ci>
		      <m:msub>
			<m:mi>c</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mo>-</m:mo>
			  <m:mi>n</m:mi>
			</m:mrow>			    
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		  </m:apply>		  
		</m:math> 
		and 
		<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:conjugate/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>c</m:mi>
			  <m:mi>n</m:mi>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>.
	      </para>
	    </statement>

	    
	    <proof id="selah">
	      <para id="shuteye">
		
		<equation id="realevenprf">
		  <m:math>
		    <m:apply>
		      <m:eq/>
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					<m:mn>0</m:mn>
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				    <m:ci>n</m:ci>
				    <m:ci>t</m:ci>
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			    <m:times/>
			    <m:apply>		 
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				  <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:math>
		</equation>

		<m:math>
		  <m:apply>		 
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:math>
		and 
		<m:math>
		  <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:ci>n</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>
		are both real which implies that 
		<m:math>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>c</m:mi>
		      <m:mi>n</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		</m:math>
		is real.  Also
		<m:math>
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:apply>
		      <m:cos/>
		      <m:apply>
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			<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:cos/>
		      <m:apply>	
			<m:minus/>
			<m:apply>
			  <m:times/>
			  <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:math>
		so 
		<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:ci>
		      <m:msub>
			<m:mi>c</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mo>-</m:mo>
			  <m:mi>n</m:mi>
			</m:mrow>			    
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		  </m:apply>		  
		</m:math>.
		It is also easy to show that
		<m:math>
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:apply>		 
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
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		      <m:times/>
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			</m:bvar>
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			    <m:msub>
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			    </m:msub>
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			  <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:ci>n</m:ci>
			      <m:ci>t</m:ci>
			    </m:apply>
			  </m:apply>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>
		since 
		<m:math>
		  <m:apply>		 
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:math>,

		<m:math>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>c</m:mi>
		      <m:mi>n</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		</m:math>,
		and 
		<m:math>
		  <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:ci>n</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>		      
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>
		are all real and even.
	      </para>
	    </proof>
	  </rule>
	</para>
      </section>
      
      
      <section id="reallyodd">
	<name>Real and Odd Signals</name>
	<para id="strange">
	  Real and odd signals have Fourier Series that are odd and
	  purely imaginary.
	  <rule type="theorem" id="weird">
	    <statement id="peculiar">
	      <para id="awkward">
		<emphasis>If</emphasis>
		<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:minus/>
		      <m:apply>		 
			<m:ci type="fn">f</m:ci>
			<m:apply>
			  <m:minus/>
			  <m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>	
		</m:math>
		and
		<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:conjugate/>
		      <m:apply>		 
			<m:ci type="fn">f</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>,
		<foreign>i.e.</foreign> the signal is real and odd,
		<emphasis>then</emphasis>
		<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:minus/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>c</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mo>-</m:mo>
			    <m:mi>n</m:mi>
			  </m:mrow>			    
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:math>
		and 
		<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:minus/>
		      <m:apply>
			<m:conjugate/>
			<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>, 
		i.e. 
		<m:math>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>c</m:mi>
		      <m:mi>n</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		</m:math>
		is odd and purely imaginary.
	      </para>
	    </statement>
	    <proof>
	      <para id="lameproof">
		Do it at home.		
	      </para>
	    </proof>
	  </rule>

	  If 
	  <m:math>
	    <m:apply>		 
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	  is odd, then we can expand it in terms of 
	  <m:math>
	    <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:ci>n</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>		      
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>:

	  <m:math display="block">
	    <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:lowlimit>
		  <m:cn>1</m:cn>
		</m:lowlimit>
		<m:uplimit>
		  <m:infinity/>
		</m:uplimit>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>c</m:mi>
		      <m:mi>n</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <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:ci>n</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>		      
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</para>
      </section>  
    </section>

    <section id="sumsec">  
      <name>Summary</name>
      <para id="symm">
	In summary, we can find 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msub>
		<m:mi>f</m:mi>
		<m:mi>e</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>, 
	an even function, and 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msub>
		<m:mi>f</m:mi>
		<m:mi>o</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>,
	an odd function, such that
	
	<equation id="yrammus">
	  <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:plus/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>f</m:mi>
		      <m:mi>e</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>f</m:mi>
		      <m:mi>o</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	which implies that, for any
	<m:math>
	  <m:apply>		 
	    <m:ci type="fn">f</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>,
	we can find 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:set>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>a</m:mi>
		  <m:mi>n</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	    </m:set>
	  </m:apply>
	</m:math>
	and
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:set>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>b</m:mi>
		  <m:mi>n</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	    </m:set>
	  </m:apply>
	</m:math> 
	such that
	
	<equation id="summary">
	  <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:plus/>
		<m:apply>
		  <m:sum/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>n</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:lowlimit>
		    <m:ci>0</m:ci>
		  </m:lowlimit>
		  <m:uplimit>
		    <m:infinity/>
		  </m:uplimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci>
		      <m:msub>
			<m:mi>a</m:mi>
			<m:mi>n</m:mi>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <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:ci>n</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:lowlimit>
		    <m:ci>1</m:ci>
		  </m:lowlimit>
		  <m:uplimit>
		    <m:infinity/>
		  </m:uplimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci>
		      <m:msub>
			<m:mi>b</m:mi>
			<m:mi>n</m:mi>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <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:ci>n</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>		      
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>
      </para>
    </section>

    <!--     
  <example id='sawtooth'>
  <name>Sawtooth Wave</name>
  <para id='blaf'>

  </para>


  <figure id='sawwave'>
  <media type='image/png' src='sawwave.png'/>
  <caption>
  <m:math>
  <m:apply>
  <m:eq/>
  <m:ci>T</m:ci>
  <m:ci>1</m:ci>
  </m:apply>
  </m:math>
    and
  <m:math>
  <m:apply>
  <m:eq/>
  <m:ci>
  <m:msub>
  <m:mi>&omega;</m:mi>
  <m:mn>0</m:mn>
  </m:msub>
  </m:ci>
  <m:apply>
  <m:times/>
  <m:ci>2</m:ci>
  <m:pi/>
  </m:apply>
  </m:apply>
  </m:math>.
  </caption>
  </figure>
  </example>
    -->


    <example id="triangle">
      <name>Triangle Wave</name>
      
      <figure id="triwave">
	<media type="image/png" src="triwave.png"/>
	<caption>
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:ci>T</m:ci>
	      <m:ci>1</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	  and
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>ω</m:mi>
		  <m:mn>0</m:mn>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci>2</m:ci>
		<m:pi/>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>.
	</caption>
      </figure>
      
      
      <para id="trip1">
	<m:math>
	  <m:apply>		 
	    <m:ci type="fn">f</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>
	is real and odd.

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>c</m:mi>
		<m:mi>n</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:piecewise>
	      <m:piece>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:cn>4</m:cn>
		    <m:ci>A</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:apply>
		      <m:power/>
		      <m:pi/>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:power/>
		      <m:ci>n</m:ci>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:ci>n</m:ci>
		  <m:set>
		    <m:ci>…</m:ci>
		    <m:cn>-11</m:cn>
		    <m:cn>-7</m:cn>
		    <m:cn>-3</m:cn>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:cn>5</m:cn>
		    <m:cn>9</m:cn>
		    <m:ci>…</m:ci>
		  </m:set>
		</m:apply>		      
	      </m:piece>
	      <m:piece>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:cn>4</m:cn>
		      <m:ci>A</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:apply>
			<m:power/>
			<m:pi/>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:apply>
			<m:power/>
			<m:ci>n</m:ci>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:ci>n</m:ci>
		  <m:set>
		    <m:ci>…</m:ci>
		    <m:cn>-9</m:cn>
		    <m:cn>-5</m:cn>
		    <m:cn>-1</m:cn>
		    <m:cn>3</m:cn>
		    <m:cn>7</m:cn>
		    <m:cn>11</m:cn>
		    <m:ci>…</m:ci>
		  </m:set>
		</m:apply>	
	      </m:piece>
	      <m:piece>
		<m:cn>0</m:cn>
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:ci>n</m:ci>
		  <m:set>
		    <m:ci>…</m:ci>
		    <m:cn>-4</m:cn>
		    <m:cn>-2</m:cn>
		    <m:cn>0</m:cn>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:cn>4</m:cn>
		    <m:ci>…</m:ci>
		  </m:set>
		</m:apply>
	      </m:piece>
	    </m:piecewise>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	Does 
	<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:minus/>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>c</m:mi>
		  <m:mrow>
		    <m:mo>-</m:mo>
		    <m:mi>n</m:mi>
		  </m:mrow>			    
		</m:msub>
	      </m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>?
      </para>


      <figure id="trianglefs">
	<media type="image/png" src="m10838ee.png"/>
	<caption>
	  The Fourier series of a triangle wave.
	</caption>
      </figure>
    </example>


    <para id="p347">
      <note>
	We can often gather information about the
	<emphasis>smoothness</emphasis> of a signal by examining its
	Fourier coefficients.
      </note>
      
      Take a look at the above examples.  The pulse and sawtooth
      waves are not continuous and there Fourier series' fall off like 
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:divide/>
	  <m:cn>1</m:cn>
	  <m:ci>n</m:ci>
	</m:apply>
      </m:math>.
      The triangle wave is continuous, but not differentiable and its
      Fourier series falls off like 
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:divide/>
	  <m:cn>1</m:cn>
	  <m:apply>
	    <m:power/>
	    <m:ci>n</m:ci>
	    <m:cn>2</m:cn>
	  </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>.
    </para>
    
    <para id="p582">
      The next 3 properties will give a better feel for this.
    </para>
  
  </content>  
</document>
