Ruby script to expand Fourier's series.

fourier_series_expansion.rb

#! /usr/local/bin/ruby
#*********************************************
# フーリエ級数展開
#   f(t) = -1 (-pi < t <= 0 )
#           1 (  0 < t <= pi)
#*********************************************
#
class FourierSeriesExpansion
  N = 3  # 計算項数

  # フーリエ級数展開
  def expand_fourier_series
    open("FourierSeriesExpansion.csv", "w") do |f|
      # ヘッダ出力
      f.puts "t,f(t)"
      # 1 / 1000 刻みで計算
      y = 0
      ((Math::PI * -1000).truncate).upto(Math::PI * 1000) do |t|
        1.upto(N) { |i| y += calc_term(i, t / 1000.0) }
        f.puts "%.3f,%.6f" % [t / 1000.0, 4 / Math::PI * y]
        y = 0
      end
    end
  rescue => e
    raise
  end

  private

  # 各項計算
  def calc_term(n, t)
    return Math::sin((2 * n - 1) * t) / (2 * n - 1)
  rescue => e
    raise
  end
end

if __FILE__ == $0
  begin
    # 計算クラスインスタンス化
    obj = FourierSeriesExpansion.new
    # フーリエ級数展開
    obj.expand_fourier_series
  rescue => e
    $stderr.puts "[#{e.class}] #{e.message}"
    e.backtrace.each{ |tr| $stderr.puts "\t#{tr}" }
  end
end