第四次翻转课堂草稿

思考题

(1) 什么是周期因子?如何求周期信号的拉氏变换?

若因果信号 f(t) 的周期为 T,且第一个周期内的信号为 f1(t)LF1(s),则

f(t)=f1(t)+f1(tT)u(tT)+f1(t2T)u(t2T)LF1(s)+F1(s)esT+F1(s)e2sT+=F1(s)1esT.

其中 11esT 称为周期因子.

(2) 如何求抽样信号的拉氏变换?

思路一

f(t)δTs(t)=f(t)n=+δ(tnTs)LF(s)2πjn=0esnTs.

思路二

f(t)δTs(t)=n=+f(nTs)δ(tnTs)Ln=0f(nTs)esnTs.

思路三

f(t)δTs(t)=f(t)n=+ejnωstTsLF(s)2πjTsn=01s+jnωs.

思路四

f(t)δTs(t)LF(s)2πjL[δTs(t)]=F(s)2πj11est.

以上四种形式是等价的.


如果你说的抽样信号是 Sa(t) 的话...

法一:幂级数展开

法二:频域积分

法三:利用 Sa(t)u(t)Fπ2jarth(ω).

均可得到 Sa(t)Larccot(s).

(3) 频移性质中的s0可以取实数吗?

可以,实际上

s0C:f(t)es0tL0+f(t)e(ss0)tdt=F(ss0).

(4) 拉式变换的微分性质为系统的分析和计算带来哪些便利?为什么?

  1. 便于求解拉氏变换,如

    Ln(t):=etn!dndtn(tnet)L(s1)nsn+1.
  2. 系统可用微分方程描述,拉氏变换的微分性质使得我们可以直接对微分方程两端做拉氏变换,从而方便地求出象函数,进而得到原函数. 具体而言,我们用到了如下的性质(其中频域微分也常用于时域的方程)

    1. 时域微分:f(n)(t)LsnF(s)sn1f(0)sn2f(0)f(n1)(0).

      • f(t)LsF(s)f(0).

      • f(t)Ls2F(s)sf(0)f(0).

    2. 频域微分:tnf(t)L(1)nF(n)(s).

      • tf(t)LF(s).

      • tf(t)LsF(s)F(s).

      • tf(t)Ls2F(s)2sF(s)+f(0).

    3. 时域积分:f(n)(t)LF(s)+f(1)(0)sn+f(2)(0)sn1++f(n)(0)s.

      • f(1)(t)LF(s)+f(1)(0)s.

      • f(2)(t)LF(s)+f(1)(0)s2+f2(0)s.

(5) 当信号中含有冲激及其各阶导数时如何计算其初值?

  1. 如果已知信号原函数,则直接代值;

  2. 如果已知信号象函数,则利用 f(0+)=limssF(s).

(6) 终值定理应用的条件是什么?

终值定理:若 f(t) 导数存在,且 F(s) 的所有极点均位于 s 左半平面内(包括在原点处的单极点),则

f(+)=lims0sF(s).

(7) 如何用部分分式法求解拉氏变换的逆变换?

略.

(8) 若象函数为非真分式,则原函数中会出现什么类型信号?

冲激函数 δ(n)(t)Lsn.

 

练习题

2.1

思路一:欧拉公式 + 频移性质.

思路二:傅里叶变换 + 关系式.

eαtcos(ω0t)Ls+α(s+α)2+ω02.

2.2

思路一:f(t)=1,于是 f(0+)=1.

思路二:f(0+)=limssF(s)=1.

备注 写不写成 f(t)=u(t) 都是可以的,小于零的值不重要.


2.3

思路一:f(0+)=limsF(s)=+.

思路二:f(t)=2δ(t)2et,于是 f(0+)=+.


2.4

F(s)=2s2+3s+3(s+1)(s+2)(s+3)=1s+15s+2+6s+3Let5e2t+6e3t.

2.5

F(s)=1s+11(s+2)2+22Letsin2t2e2t.

建议:根值代入法、极限法、特值代入法.(计算量小)


2.6

F(s)=4s+2+1(s+1)23s+1L4e2t+tet3et.

建议:根值代入法 + 特值代入法.


2.7

F(s)=s+2+2s2+3s+3(s+1)(s+2)(s+3)Lδ(t)+2δ(t)+et5e2t+6e3t.

2.8

G(s)=(s+1)1(s+1)2+22e2sL[cos(2t4)12sin(2t4)]e(t2)u(t2).