信号与系统课后习题与解答第一章

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1-1 分别判断图1-1所示各波形是连续时间信号还是离散时间信号,若是离散时间信号是否为数字信号?

图1-1

图1-2

解 信号分类如下:

⎪⎪⎩

⎪⎪

⎧⎩⎨⎧--⎩⎨⎧--))(散(例见图数字:幅值、时间均离))(连续(例见图抽样:时间离散,幅值离散))(连续(例见图量化:幅值离散,时间))(续(例见图模拟:幅值、时间均连连续信号d 21c 21b 21a 21图1-1所示信号分别为 (a )连续信号(模拟信号); (b )连续(量化)信号; (c )离散信号,数字信号; (d )离散信号;

(e )离散信号,数字信号; (f )离散信号,数字信号。

1-2 分别判断下列各函数式属于何种信号?(重复1-1题所示问) (1))sin(t e at ω-; (2)nT e -; (3))cos(πn ;

(4)为任意值)(00)sin(ωωn ;

(5)2

21⎪⎭⎫

⎝⎛。

由1-1题的分析可知: (1)连续信号; (2)离散信号;

(3)离散信号,数字信号; (4)离散信号; (5)离散信号。

1-3 分别求下列各周期信号的周期T : (1))30t (cos )10t (cos -; (2)j10t e ;

(3)2)]8t (5sin [;

(4)[]为整数)(n )T nT t (u )nT t (u )1(0

n n ∑∞

=-----。

解 判断一个包含有多个不同频率分量的复合信号是否为一个周期信号,需要考察各

分量信号的周期是否存在公倍数,若存在,则该复合信号的周期极为此公倍数;若不存在,则该复合信号为非周期信号。

(1)对于分量cos (10t )其周期5T 1π=;对于分量cos (30t ),其周期15

T 2π=。由于

为21T T 、的最小公倍数,所以此信号的周期5

T π

=

(2)由欧拉公式)t (jsin )t (cos e t j ωωω+= 即)10t (jsin )10t (cos e j10t +=

得周期5

102T π

π==。

(3)因为[])16t (cos 2

252252)16t (cos 125)8t (5sin 2

-=-⨯=

所以周期8

162T π

π==。

(4)由于

原函数⎩⎨⎧+<≤+-+<≤=2)T

(2n t T )12n (,11)T

(2n t 1,2nT n 为正整数

其图形如图1-3所示,所以周期为2T 。

图1-3

1-4对于教材例1-1所示信号,由f (t )求f (-3t-2),但改变运算顺序,先求f (3t )或先求f (-t ), 讨论所得结果是否与原例之结果一致。

解 原信号参见例1-1,下面分别用两种不同于例中所示的运算顺序,由f (t )的波形求得f (-3t-2)的波形。

两种方法分别示于图1-4和图1-5中。

方法一:倍乘

3

2左移

方法二:3

2左移

图1-4

图1-5

1-5 已知f (t ),为求)(0at t f -应按下列那种运算求得正确结果(式中a t ,0都为正值)? (1))(at f -左移0t ;

(2))(at f 右移0t ;

(3))(at f 左移a t

0;

(4))(at f -右移a

t

0。

解 (1)因为)(at f -左移0t ,得到的是[])()(00at at f t t a f --=+-,所以采用此种运算不行。

(2)因为)(at f 右移0t ,得到的是[])()(00at at f t t a f -=-,所以采用此运算不行。

(3)因为)(at f 左移

a t 0,得到的是)()(00t at f a t t a f +=⎥⎦⎤⎢⎣⎡

+,所以采用此运算不行。 (4)因为)(at f -右移a t 0,得到的是)()(00at t f a t t a f -=⎥⎦⎤⎢⎣

--,所以采用此运算不

行。

1-6 绘出下列各信号的波形:

(1))8sin()sin(211t t Ω⎥⎦

⎢⎣⎡Ω+;

(2)[])8sin()sin(1t t ΩΩ+。

解 (1)波形如图1-6所示(图中)8sin()sin(211)(t t t f Ω⋅⎥⎦

⎢⎣⎡Ω+=)。

(2)波形如图所示1-7(图中[1)(t f +=

1-7 绘出下列各信号的波形:

(1)[])4sin()()(t T

T t u t u π

--;

(2)[])4sin()2()(2)(t T

T t u T t u t u π

-+--。

解 )4sin(t T

π的周期为2T

(1)波形如图1-8(a )所示(图中[])4sin()()(t T

T t u t u π

--)。在区间[]T ,0,内,包

含有)4sin(t T

π

的两个周期。

图1-8

(2)波形如图1-8(b )所示(图中[])4sin()2()(2)(t T

T t u T t u t u π

-+--)。在区间[]T T 2,内是)4sin(

t T π-,相当于将)4sin(t T

π

倒像。

1-8 试将教材中描述图1-15波形的表达式(1-16)和(1-17)改用阶越信号表示。 解 表达式(1-16)为

⎩⎨⎧-==---)

(0)(t t a at

at

e e e t

f ()()∞<≤<

[])()()(][)()(e )(0)(0)(000t t u e t u e t t u e e t t u t u t f t t a at t t a at at --=--+--=-------] 表达式(1-17)为

⎪⎩⎪⎨⎧∞<≤---<<-=----∞-⎰)

()1(1

)1(1)0()1(1)(0)(00t t e a e a

t t e a d f t t a at at t ττ 借助阶越信号,可将其表示为 )(]1[1

)()(1)(]1[1)1(1)]()()[1(1)(0)(0)(000t t u e a t u e a a t t u e a e a t t u t u e a d f t t a at t t a at

at t ----=-⎭⎬⎫⎩⎨⎧---+---=-------∞

-⎰ττ

1-9 粗略绘出下列各函数式的波形图: (1))()2()(t u e t f t --=; (2))()63()(2t u e e t f t t --+=; (3))()55()(3t u e e t f t t ---=;

(4))]2()1()[10cos()(---=-t u t u t e t f t π。