計算を見やすくするため、α:=p/4nπと置きます。
第二項が0であることと合わせてanを書くと、an=p/41(∫−p/4−p/6cos(αx)dx+∫p/6p/4cos(αx)dx)となります。
対称性を使って少し計算を楽にします。cosは偶関数(cos(−t)=cos(t))なので、∫−p/4−p/6cos(αx)dx=∫p/6p/4cos(αx)dx
となるのでanはan=p/42∫p/6p/4cos(αx)dxとまとめられます。
合成関数の微分から、
∫cos(αx)=α1sin(αx)
となるのでan=p/42α1[sin(αx)]p/6p/4
ここで、4αp=nπ,6αp=32nπだから、
an=nπ2(sin(nπ)−sin(32nπ))
となります。nが整数のとき、
sin(nπ)=0
sin(32nπ)=⎩⎨⎧0232−3(n≡0(mod3))(n≡1(mod3))(n≡2(mod3))
となるので、整数mを用いてa3m=0
a3m+1=−(3m+1)π3
a3m+2=(3m+2)π3
と書けます。
**対称性についての補足**
偶関数fについて、区間[−a,−b]における積分
∫−a−bf(x)dx(=:Iと置く)
を考えます。t=−xと置換すれば、dt=−dx、積分区間は[a,b]になり、Iは
I=∫abf(−t)(−1)dt
となり、f(−t)=f(t)より、I=∫baf(t)dtとなります。(積分変数はダミー変数なので最終の式のtはxに変えても成り立ちます。)