Конечная или бесконечная система функций

интегрируемых на отрезке , называется ортогональной системой на этом же отрезке, если для любых номеров таких, что выполняется равенство

Называется тригонометрическим рядом Фурье функции , а коэффициенты , определяемые по этим формулам, называются коэффициентами Фурье функции

Каждой интегрируемой на отрезке функции можно поставить в соответствие ее ряд Фурье

Т.е. тригонометрический ряд, коэффициенты которого определяются по формулам (2). Однако если от функции не требовать ничего, кроме интегрируемости на отрезке , то знак соответствия в последнем соотношении, вообще говоря, нельзя заменить знаком равенства.

Замечание. Часто требуется разложить в тригонометрический ряд функцию , определенную только на отрезке и, следовательно, не являющуюся периодической. Так как в формулах (2) для коэффициентов Фурье интегралы вычисляются по отрезку то такой функции тоже можно написать тригонометрический ряд Фурье. Вместе с тем, если продолжить функцию периодически на всю ось Оx, то получим функцию на интервале :

Эту функцию называют периодическим продолжением функции . При этом функции не имеет однозначного определения в точках

Ряд Фурье для функции тождественен ряду Фурье для функции . К тому же, если ряд Фурье для функции с отрезка на всю ось Ox. В этом смысле говорить о ряде Фурье для функции , определенной на отрезке , равносильно тому, что говорить о ряде Фурье для функции , являющейся периодическим продолжением функции на всю ось Ox. Отсюда следует, что признаки сходимости рядов Фурье достаточно сформулировать для периодических функций.