第一章作业
警告:本人作业中可能会包含以下要素,
源码流出;
牛刀杀鸡;
略去过程;
略去答案.
好吧只是开玩笑,重要的过程大都会有的.
此外,备注里也会详细写一些知识点或者拓展内容.
1.1
.
.
1.2
周期的, .
周期的, .
非周期.
1.3
均略.
1.4
图略.
.
.
.
1.5
图略.
.
.
1.6
图略.
1.7
原式 .
原式 .
原式 .
1.8
法一: 由定义与筛选性质
法二: 由定义与分类讨论 (略)
法三: 由筛选性质与卷积的性质
注 此题由 mathematica 算出来的结果有误.
1.9
图略.
1.10
原式 .
原式 .
原式 .
1.11
,
.
.
.
1.12
该系统对 的响应为 , 由于 , 故该系统是时变的.
注意到 , 故为非因果.
的响应为
的响应为
备注
我之前认知上的一个错误是, 觉得题目中给出了一个信号的响应, 但没有给出一般信号的响应, 从而有无数种满足条件的线性系统. 比如 的响应可以是
,
首先这是满足题意的:
该系统是线性的.
代入 则有 .
其次系统的分类是:
的响应为 , 即时不变.
当常数 时, 该系统是因果的; 否则是非因果的.
,
题目中没有给出状态, 如果初始状态 , 那么
该系统是线性的.
代入 则有 .
其次系统的分类是
的响应不等于 , 因此系统是时变的.
同样的, 当常数 时, 该系统是因果的; 否则是非因果的.
这个问题困扰了我很久, 十分恼火, 问题到底出在哪儿了? 我知道答案的思路是什么, 知道如何用答案的思路去求解, 但我想知道的是, 上面的思路为什么不对? 如果不能指出问题的根本原因, 我就永远无法真正理解这个知识点.
这些推理没有问题, 信号 是一个函数 (即 的一个确定的映射), 响应 是其泛函; 但是 的响应是 , 它无法仅仅作为其泛函而表示为 , 因此还需要增加一个参数 . 一般的, 我们写为 . 题目中没有给出具体的映射关系 , 而只有一个 的例子, 无法确定 , 就好比 只给出 , 无法确定 . 既然如此, 系统的不确定性就非意料之外了.
有问题的是对题目的理解, 或者说对概念的约定. 我们不能将 仅仅理解为一个参数, 或者说一个常数, 而要认识到作者想要表达的是延迟 之后的冲激响应为 . 这里的 是信号 延迟的时间, 而不能抛开信号的延迟去讨论 . 比如之前说到的 , 这仅仅对于延迟 后的信号 成立, 而对其它信号并不成立. 准确来说, 出题人的意图是, 信号 先时移为 , 后经系统为 ; 先经系统为 , 再时移为 .
理解了这些概念, 尤其是 定义为延迟的冲激信号 的响应, 对于所有的 都成立, 而不是某一个特定的 , 那么一切问题就都迎刃而解了. 实际上, 我们可由此唯一地确定该系统:
产生这样的理解偏差, 就好比两个人在争吵, 但又互不理解对方真正在表达什么, 用着相同的词汇表达着不同的事物. 这种争执, 不仅愚蠢, 而且浪费时间, 还坏人心情, 尽管双方都振振有词. 我的建议是, 不要吝惜笔墨与口舌, 在讨论任何事情之前, 先确保自己的表述不会使得对方产生理解上的偏差 (尽管说起来容易做起来难).
1.13
满足可分解性、零状态线性、零输入线性, 故为线性系统.
的响应与 相同, 因此是非时变系统.
满足可分解性、零状态线性, 不满足零输入线性, 故为非线性系统.
的响应与 不同, 因此是时变系统.
满足可分解性、零状态线性、零输入线性, 故为线性系统.
的响应与 不同, 因此是时变系统.
满足可分解性、零输入线性, 不满足零状态线性, 故为非线性系统.
的响应与 相同, 因此是非时变系统.
满足可分解性、零输入线性、零状态线性, 故为线性系统.
的响应与 相同, 因此是非时变系统.
注 教材中未指出, 参考其它资料可知线性系统的判断依据是
可分解性 .
零状态线性 .
零输入线性 .
1.14
原式 .
原式 .
1.15
原式 .
原式 .
1.16
.
的响应为 , 故为线性.
的响应为
故为时变.
取 , 则与 1 时刻的响应有关, 故为非因果.
的响应为 , 故为线性.
的响应为
故为时变.
响应只与现在与过去时刻的信号有关, 故为因果.
直流信号 1 的响应为 2,
直流信号 -1 的响应为 0,
但是二者之和 0 的响应 0, 故为非线性.
的响应为 , 故为非时变.
响应只与现在与过去时刻的信号有关, 故为因果.
由第 1.12 题, 为线性、时变、非因果.