随机信号第二章作业的参考答案
1. P85：
2.4
均值：[()][]()X m E X t E b Nt b tE N b mt ==+=+=+ 方差：2
2
2
2
[()][][]X D X t D b Nt t D N t σσ==+== 由题目易知()X t 也是正态随机变量，所以其概率密度为：
2222
()()(,)exp 22()X X X x m x b mt f x t t σσ????---=-=-????????
2. P85：2.6
（1）易知()X t 也是正态随机变量，只需要知道其均值和方差即可 均值：[()][cos sin ][]cos []sin 0X m E X t E A wt B wt E A wt E B wt ==+=+= 方差：2
22[cos sin ][]cos []sin X D A wt B wt D A wt D B wt σ=+=+
而222[][][]D A E A E A σ=-=，同理可得2[]D B σ=
所以：2
22222cos sin X
wt wt σσσσ=+= 得()X t
的一维概率密度为：22(,)2X x f x t σ??=
-????
（2）()X t 的相关函数如下
[]
[][]{}[]{}[]121211222212121222121212221212(,)()()cos sin cos sin cos cos sin sin sin ()[]cos cos []sin sin [][]sin ()[]cos cos []sin sin [][]s X R t t E X t X t E A wt B wt A wt B wt E A wt wt B wt wt AB w t t E A wt wt E B wt wt E A E B w t t E A wt wt E B wt wt E A E B ==++=+++=+++=++[]12212in ()()
w t t cow t t σ+=-
所以()X t 是平稳随机过程，即
2()()X R cow τστ=，121212(,)()()(,)X X X X K R t t m t m t R t t =-=
（参见课本P43-44页）
()X t 的协方差为
22121222
1212(0)
()()()(0)()K K t t cow t t K K t t K cow t t σσσσ-??-??==????--???? 2242121222
1124222
12121222
1212[1cos ()]sin ()
()11sin ()()1()1
()1sin ()K w t t w t t cow t t K K K w t t cow t t cow t t cow t t w t t σσσσσσσσ-*
=--=-??--==??---??
--??=??---??
令12[,]T u x x =，则其二维概率密度为：
1
1
2
22
12121222212121
1()exp()221(2cos())exp 2sin ()2sin ()T X f u u K u K x x t t x x w t t w t t ππσσ-=
-??
+--=-??--??
3. P85：2.7 证明：设21t t τ=-
则：2222
12121222
12()()1()[()()][()()]2211([()][()])((0)(0))(0)22
X X X X x t x t R E x t x t E E x t x t E x t E x t R R R τ??+=≤=+????=+=+=，
同理，可以证得()(0)X X R R τ-≤， 因为2
2
(0)X X X R m σ=+ 所以：(0)()X X R R τ≥
证法二：
提示：利用许瓦兹不等式：（参见课本P12相关系数性质（4））
222[][][]E XY E X E Y ≤
4. P87：2.18 （1）均值
1
()(1sin cos )3
X m t t t =++
概率:
121122(,){()(),()()}ij i j p t t p X t X t X t X t ===
121
,(,)3
0,ij i j p t t i j
?=?
=??≠? 相关函数：
12121211
121221(,)()()(,)
1
(1sin sin cos cos )31
[1cos()]3
N N
X i j ij i j R t t X t X t p t t t t t t t t ====++=+-∑∑ （2）由于均值()X m t 随时间变化，所以该随机过程不是平衡随机过程
5. P88：2.27 （1）
1111()[()()]
{()[()()]}[()()()()][()()][()()]()()
XY X XN R E X t Y t E X t X t N t E X t X t X t N t E X t X t E X t N t R R ττατταττατττττταττ=+=+++=+++=++++--=--
（2）
由题意得[()]0N m E N t ==，且()N t 和()X t 统计独立 则：()[()()][()][()]0XN R E X t N t E X t E N t τττ=+=+= 所以11()()()()XY X XN X R R R R ταττατττ=+-=-
6. P88：2.32
由维纳-辛钦定理，功率谱()X G w 是自相关函数()X R τ的傅里叶变换，
由课本P67 例2.19可得：0001
()cos [()()]2
f
t w t w w w G w X G ←?→++-
结合课本P61-62可得：
2222
44
4cos 1()1()
e w w τ
πτππ-?
++++- cos3[(3)(3)]f
w w πτπδπδπ←?→++-
所以
2222
44
()4cos [(3)(3)]1()1()
X G w e w w w w τ
πτπδπδπππ-=?
++++-+++-
7. P89：2.41
由图可求得：2
1,()220,
X T T R T τττ?--≤≤?
=???其他
由维纳-辛钦定理，功率谱()X G w 是自相关函数()X R τ的傅里叶变换，
/2/2/2/2/2
/2
/2
/2
/2/2
()()2
(1)21222sin 2jw X X jw T T jw jw T T T T jw jw T T T jw T G w R e d e d T e d e d T e e d jw
T wT e d wT T τττ
ττττττ
ττ
τττττττ+∞
--∞
+∞
--∞----------==-
=-=--=-?????? （1）
其中：
/2
0/2/2
/2
0/2/20
0/2
/2
/2/20022()
2()
2(())4(cos )41(sin sin )24sin (cos 1)22
T T jw jw jw T T T T jw jw T jw jw T T T e
d e d e d T e d e d T e e d T w d T w w d T w T T w w wT w T τ
τ
ττ
ττττττττττττττττττττττ-------=-+=+=+=??
=-??
??
=+-?
???????
（2）
所以，将上式代入式（2）得：
/2
/2222222
22()sin 2224sin sin (cos 1)222
4(1cos )2
sin(/4)()2(/4)22
T jw X T wT G w e d wT T wT T T w w wT wT w T T w w T T w T T T Sa w w T τττ
--=-=---=-==?
图如下所示：
-15
-10
-5
5
10
15
说明：上图()X G w 取12T =，w π=
附上程序： syms x T
y=(heaviside(x+T/2)-heaviside(x))*(1+x*2/T)+(heaviside(x)-heaviside(x-T/2))*(1-x*2/T)
fy=fourier(y)
w=pi;
Y1=subs(fy); T=-12:0.01:12; Y2=subs(Y1); plot(T,Y2);
第二章参考答案 1.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 2.为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题? 答: 金属晶体中金属原子之间形成的金属键即无饱和性又无方向性, 其离域电子为所有原子共有,自由流动,因此整个金属单质可看成是同种元素金属正离子周期性排列而成,这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态,电子分布基本上是球形对称,由于同种元素的原子半径都相等,因此可看成是等径圆球。又因金属键无饱和性和方向性, 为使体系能量最低，金属原子在组成晶体时总是趋向形成密堆积结构,其特点是堆积密度大,配位数高,因此金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题. 3.计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数。
(1) 体心立方 a ：晶格单位长度 R ：原子半径 a3 4R= 3 4R a=，n=2, ∴68 .0 )3 / 4( )3/ 4(2 )3/ 4(2 3 3 3 3 = = = R R a R bcc π π ζ (2)六方密堆 n=6 4.试确定简单立方、体心立方和面心立方结构中原子半径和点阵参数之间的关系。 解：简单立方、体心立方和面心立方结构均属立方晶系，点阵参数或晶格参数关系为 ο 90 ,= = = = =γ β α c b a，因此只求出a值即可。 对于（1）fcc(面心立方)有a R2 4=, 2 4R a=，ο 90 ,= = = = =γ β α c b a (2) bcc体心立方有：a3 4R= 3 4R a=；ο 90 ,= = = = =γ β α c b a (3) 简单立方有：R a2 =，ο 90 ,= = = = =γ β α c b a 74 .0 ) 3 ( 3 8 12 )3/ 4(6 ) 2 3 2 1 ( 6 )3/ 4(63 3 hcp= ? = ?R R R R a a c Rπ π ξ＝ R a a c 2 3 8 = =
第一章至第二章作业参考答案 一、选择题 1.【1】第一本健康心理学期刊是于何年创刊？ (1)1982 (2)1987 (3)1992 2.【2】下列何者不是引导健康心理学发展的因素？ (1)医疗接受度渐增 (2)生医工程的发展 (3)疾病型态的改变 ⒊【2】下列何者与健康心理学的定义无关？ (1)疾病 (2)生理历程 (3)行为 ⒋【2】下列何者不是影响健康心理学发展趋势的关键？ (1)关注终生的健康与疾病 (2)健康保险的规划 (3)面对疾病型态的改变 ⒌【2】健康心理学最普遍的发展取向是何模式？ (1)生物医学模式 (2)生物心理社会模式 (3)心身医学模式 (4)以上皆非 ⒍【4】以下叙述何者不属于健康心理学的研究结果所能发挥的功能？ (1)发现冠状动脉病与抽烟、缺乏运动、压力有关 (2)了解疾病的心理影响以协助减轻疼痛、焦虑的症状 (3)预测与改变个人的健康行为 (4)发现禽流感的病毒与生物传染途径 ⒎【1】心理因素包括人的行为和心理历程，以下选项何者不属于心理历程？ (1)吸烟 (2)情绪 (3)压力 (4)信念 ⒏【2】脑部的哪一个部分在情绪与动机上扮演重要的角色？ (1)大脑(2)下视丘(3)脑干(4)小脑 ⒐【3】个人因应紧急事件做反应时，会透过神经与内分泌轴线的程序来反应，请问轴线内容为？（P.33） A.肾上腺 B.下视丘 C.脑垂体 D.大脑 E.甲状腺 (1) D-C-A (2) D-B-E (3) B-C-A (4) B-C-E ⒑【1】以下哪些荷尔蒙与因应紧急状况及压力有重要关系？ (1)皮质醇(2)胰岛素(3)泌乳激素(4)睪丸酮 ⒒【3】以下消化系统疾病，何者与承受高度压力的情境最有关系？ (1)A 型肝炎(2)B 型肝炎(3)消化性溃疡(4)胆结石 ⒓【4】身体免于疾病的防卫作用涉及一连串的防御防线，请问第三道防线是 (1)B 细胞(2)吞噬细胞(3)皮肤(4)杀手T 细胞
第 一 章 1.1不考 条件部分不考 △雅柯比变换 （随机变量函数的变换 P34） △随机变量之间的“不相关、正交、独立” P51 （各自定义、相关系数定义 相互关系：两个随机变量相互独立必定互不相关，反之不一定成立 正交与不相关、独立没有明显关系 结合高斯情况） △随机变量的特征函数及基本性质 （一维的 P53 n 维的 P58） △ 多维高斯随机变量的概率密度和特征函数的矩阵形式、三点性质 P61 ( )()() () ( ) ()()2 2 1 () 2112 2 22 11 ,,exp 2 2exp ,,exp 22T T x m X X X X X n n X T T jU X X X X X n X M X M f x f x x U U u Q u j m Q u u E e jM U σπσμ---?? --??= = -????? ? ?? ?? ?? ??=-==- ?? ??? ????? ?? C C C u u r u u r u u r u u r u u r u u r L u r u r u u r u r L 另外一些性质： []()20XY XY X Y X C R m m D X E X m ??=-=-≥??
第二章 随机过程的时域分析 1、随机过程的定义 从三个方面来理解①随机过程(),X t ζ是,t ζ两个变量的函数②(),X t ζ是随时间t 变化的随机变量③(),X t ζ可看成无穷多维随机矢量在0,t n ?→→∞的推广 2、什么是随机过程的样本函数？什么是过程的状态？随机过程与随机变量、样本函数之间的关系？ 3、随机过程的概率密度P7 4、特征函数P81。（连续、离散） 一维概率密度、一维特征函数 二元函数 4、随机过程的期望、方差、自相关函数。（连续、离散） 5、严平稳、宽平稳的定义 P83 6、平稳随机过程自相关函数的性质： 0点值，偶函数，周期函数（周期分量），均值 7、自相关系数、相关时间的定义 P88 2 2 2() ()()()()(0)()X X X X X X X X X X C R m R R R R τττρτσ σ--∞= = -∞= 非周期 相关时间用此定义（00()d τρττ∞ =?） 8、两个随机过程之间的“正交”、“不相关”、“独立”。 （P92 同一时刻、不同时刻） 9、两个随机过程联合平稳的要求、性质。P92
《信号与系统》复习题 1． 已知f(t)如图所示，求f(-3t-2)。 2． 已知f(t)，为求f(t0-at)，应按下列哪种运算求得正确结果？（t0和a 都为正值） 3．已知f(5-2t)的波形如图，试画出f(t)的波形。 解题思路：f(5-2t)?????→?=倍 展宽乘22/1a f(5-2×2t)= f(5-t) ??→?反转f(5+t)??→?5 右移 f(5+t-5)= f(t) 4．计算下列函数值。 （1） dt t t u t t )2(0 0--?+∞ ∞-） （δ （2） dt t t u t t )2(0 --?+∞ ∞-） （δ （3） dt t t e t ?+∞ ∞ --++）（2)(δ
5．已知离散系统框图，写出差分方程。 解：2个延迟单元为二阶系统，设左边延迟单元输入为x(k) 左○ ∑:x(k)=f(k)-a 0*x(k-2)- a 1*x(k-1)→ x(k)+ a 1*x(k-1)+ a 0*x(k-2)=f(k) (1) 右○ ∑: y(k)= b 2*x(k)- b 0*x(k-2) (2) 为消去x(k)，将y(k)按（1）式移位。 a 1*y(k-1)= b 2* a 1*x(k-1)+ b 0* a 1*x(k-3) (3) a 0*y(k-2)= b 2* a 0*x(k-2)-b 0* a 0*x(k-4) (4) (2)、（3）、（4）三式相加：y(k)+ a 1*y(k-1)+ a 0*y(k-2)= b 2*[x(k)+ a 1*x(k-1)+a 0*x(k-2)]- b 0*[x(k-2)+a 1*x(k-3)+a 0*x(k-4)] ∴ y(k)+ a 1*y(k-1)+ a 0*y(k-2)= b 2*f(k)- b 0*f(k-2)═>差分方程 6．绘出下列系统的仿真框图。 )()()()()(10012 2t e dt d b t e b t r a t r dt d a t r dt d +=++ 7．判断下列系统是否为线性系统。 （2） 8．求下列微分方程描述的系统冲激响应和阶跃响应。 )(2)(3)(t e dt d t r t r dt d =+
第二章概率总结 一、知识点 1.随机试验的特点: ①试验可以在相同的情形下重复进行； ②试验的所有可能结果是明确可知的，并且不止一个 ③每次试验总是恰好出现这些结果中的一个，但在一次试验之前却不能肯定这次试验会 出现哪一个结果． 2.分类 随机变量 （如果随机试验可能出现的结果可以用一个变量X来表示，并且X是随着试验的结 果的不同而变化，那么这样的变量叫做随机变量．随机变量常用大写字母X、Y等 或希腊字母ξ、η等表示。） 离散型随机变量：连续型随机变量： 3.离散型随机变量的分布列 一般的,设离散型随机变量X可能取的值为x1, x2, ,x i , ,x n X取每一个值xi(i=1,2,）的概率P(ξ=x i）＝P i，则称表 为离散型随机变量X 的概率分布，简称分布列 性质：①---------------------------------------------- ②-------------------------------------------------． 二点分布 如果随机变量X的分布列为： 其中0 一般地, 设总数为N 件的两类物品，其中一类有M 件，从所有物品中任取n(n ≤N)件, 这n 件中所含这类物品件数X 是一个离散型随机变量， 则它取值为k 时的概率为()(0,1,2,,)k n k M N M n N C C P X k k m C --===，其中 则称随机变量X 的分布列 , 为超几何分布列,且称随机变量X 服从参数N 、M 、n 的超几何分布 注意：（1）超几何分布的模型是不放回抽样； （2）超几何分布中的参数是N 、M 、n ，其意义分别是总体中的个体总数、N 中一类的 总数、样本容量 条件概率 1.定义：对任意事件A 和事件B ，在已知事件A 发生的条件下事件B 发生的概率， 叫做条件概率.记作P(B|A)，读作A 发生的条件下B 的概率 2.事件的交（积）:由事件A 和事件B 同时发生所构成的事件D ，称为事件A 与事件B 的交（或积）.记作D=A ∩B 或D=AB 3.条件概率计算公式: 例题、10个产品中有7个正品、3个次品，从中不放回地抽取两个，已知第一个取到次品， 求第二个又取到次品的概率. 相互独立事件 1.定义：事件A(或B)是否发生对事件B(或A)发生的概率没有影响,这样的两个事件 叫做相互独立事件 2.相互独立事件同时发生的概率公式 两个相互独立事件同时发生的概率，等于每个事件发生的概率的积。则有 如果事件A1，A2，…An 相互独立，那么这n 个事件同时发生的概率， 等于每个事件发生的概率的积。即： P （A1·A2·…·An ）=P （A1）·P （A2）·…·P(An) 3解题步骤 说明（1）判断两事件A 、B 是否为相互独立事件，关键是看A （或B ）发生与否对B （或A ）发生的概率是否影响，若两种状况下概率不变，则为相互独立. （2）互斥事件是指不可能同时发生的两个事件；相互独立事件是指一事件的发生与否对另一事件发生的概率没影响. （3）如果A 、B 是相互独立事件，则A 的补集与B 的补集、A 与B 的补集、A 的补集与B 也都相互独立. 第二章 随机变量及其分布 2．1．1离散型随机变量 第一课时 思考1：掷一枚骰子，出现的点数可以用数字1 , 2 ，3，4，5，6来表示．那么掷一枚硬币的结果是否也可以用数字来表示呢？ 掷一枚硬币，可能出现正面向上、反面向上两种结果．虽然这个随机试验的结果不具有数量性质，但我们可以用数1和 0分别表示正面向上和反面向上（图2.1一1 ) . 在掷骰子和掷硬币的随机试验中，我们确定了一个对应关系，使得每一个试验结果都用一个确定的数字表示．在这个对应关系下，数字随着试验结果的变化而变化． 定义1：随着试验结果变化而变化的变量称为随机变量（random variable )．随机变量常用字母 X , Y ，ξ，η，… 表示． 思考2：随机变量和函数有类似的地方吗？ 随机变量和函数都是一种映射，随机变量把随机试验的结果映为实数，函数把实数映为实数．在这两种映射之间，试验结果的范围相当于函数的定义域，随机变量的取值范围相当于函数的值域．我们把随机变量的取值范围叫做随机变量的值域． 例如，在含有10件次品的100 件产品中，任意抽取4件，可能含有的次品件数X 将随着抽取结果的变化而变化，是一个随机变量，其值域是｛0, 1, 2 , 3, 4 } . 利用随机变量可以表达一些事件．例如{X=0｝表示“抽出0件次品” , {X =4｝表示“抽出4件次品”等．你能说出｛X< 3 ｝在这里表示什么事件吗？“抽出 3 件以上次品”又如何用 X 表示呢？ 定义2：所有取值可以一一列出的随机变量，称为离散型随机变量 ( discrete random variable ) . 离散型随机变量的例子很多．例如某人射击一次可能命中的环数 X 是一个离散型随机变量，它的所有可能取值为0，1，…，10；某网页在24小时内被浏览的次数Y 也是一个离散型随机变量，它的所有可能取值为0, 1,2，…. 思考3：电灯的寿命X 是离散型随机变量吗？ 电灯泡的寿命 X 的可能取值是任何一个非负实数，而所有非负实数不能一一列出，所以 X 不是离散型随机变量． 在研究随机现象时，需要根据所关心的问题恰当地定义随机变量．例如，如果我们仅关心电灯泡的使用寿命是否超过1000 小时，那么就可以定义如下的随机变量： ?? ≥?0，寿命<1000小时； Y=1,寿命1000小时. 与电灯泡的寿命 X 相比较，随机变量Y 的构造更简单，它只取两个不同的值0和1，是一个离散型随机变量，研究起来更加容易． 连续型随机变量: 对于随机变量可能取的值，可以取某一区间内的一切值，这样的变量就叫做连续型随机变量 如某林场树木最高达30米，则林场树木的高度ξ是一个随机变量，它可以取（0，30]内的一切值 4.离散型随机变量与连续型随机变量的区别与联系: 离散型随机变量与连续型随机变量都是用变量表示随机试验 第2章人工智能与知识工程初步 1. 设有如下语句，请用相应的谓词公式分别把他们表示出来：s (1)有的人喜欢梅花，有的人喜欢菊花，有的人既喜欢梅花又喜欢菊花。 解：定义谓词d P(x)：x是人 L(x,y)：x喜欢y 其中，y的个体域是{梅花，菊花}。 将知识用谓词表示为： (?x )(P(x)→L(x, 梅花)∨L(x, 菊花)∨L(x, 梅花)∧L(x, 菊花)) (2) 有人每天下午都去打篮球。 解：定义谓词 P(x)：x是人 B(x)：x打篮球 A(y)：y是下午 将知识用谓词表示为：a (?x )(?y) (A(y)→B(x)∧P(x)) (3)新型计算机速度又快，存储容量又大。 解：定义谓词 NC(x)：x是新型计算机 F(x)：x速度快 B(x)：x容量大 将知识用谓词表示为： (?x) (NC(x)→F(x)∧B(x)) (4) 不是每个计算机系的学生都喜欢在计算机上编程序。 解：定义谓词 S(x)：x是计算机系学生 L(x, pragramming)：x喜欢编程序 U(x,computer)：x使用计算机 将知识用谓词表示为： ? (?x) (S(x)→L(x, pragramming)∧U(x,computer)) (5)凡是喜欢编程序的人都喜欢计算机。 解：定义谓词 P(x)：x是人 L(x, y)：x喜欢y 将知识用谓词表示为： (?x) (P(x)∧L(x,pragramming)→L(x, computer)) 2 请对下列命题分别写出它们的语义网络： (1) 每个学生都有一台计算机。 解： (2) 高老师从3月到7月给计算机系学生讲《计算机网络》课。 解： (3) 学习班的学员有男、有女、有研究生、有本科生。 解：参例2.14 (4) 创新公司在科海大街56号，刘洋是该公司的经理，他32岁、硕士学位。 解：参例2.10 (5) 红队与蓝队进行足球比赛，最后以3：2的比分结束。 解： 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??? ??。 解 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 5π 1. 为什么我国北方住宅严格遵守座北朝南的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？ 纬度位置决定太阳高度角。南方地区太阳高度角一年四季都较高，而北方地区的太阳高度角具有夏季高冬季低的特点，因此，坐北朝南的格局有利于在夏季减少日射得热，冬季增加日射得热，达到冬暖夏凉的目的。北方地区采用坐北朝南的第二个原因是避北风。 2. 是空气温度改变导致地面温度改变，还是地面温度改变导致空气温度改变？ 是地面温度的改变导致空气温度的改变。太阳的辐射能主要集中在可见光和近红外波段（超过90％）。而空气对于这部分太阳辐射几乎是透明体，所以太阳穿过空气时导致空气的升温很小。 地面和空气的对流热交换是空气温度气温升降的直接原因。地面在接受大量太阳辐射后，温度升高，与地表直接接触的空气层，由于对流换热作用而被加热，被加热的空气层又通过自然对流作用将热量转移到更高层的空气，从而导致了空气的升温。气温降低的过程也大体类似。 注意：地面因接收太阳辐射而升温所导致的长波辐射对空气的加热作用是一种次要因素。 3. 晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？ 根据书中有效天空温度估算式（2-23）有效天空温度与近地面气温和空气的发射率有关，空气发射率又与露点温度有关，露点温度又与气温和相对湿度（或含湿量）有关，假定在晴朗的夏夜，气温为25℃，相对湿度在30％-70％之间，则t dp＝6℃-19℃，有效天空温度t sky＝7℃-14℃。在 某些极端条件下，t sky可以达到0℃以下。 如果没有大气层，有效天空温度应该为0 K。 4. 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？ 晴朗天气下有效天空温度低，树叶朝上的表面与天空辐射换热强烈，同时凌晨也是空气气温最低的时候，如果此时树叶表面的温度低于环境空气的露点温度，就会有结露的现象发生，如果低于0℃则会结霜。 5. 采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区的微气候？为什么？ 能起到一定改善作用。高反射率地面（吸收率和发射率低）对太阳辐射能的吸收较少，温升较低，从而对近地面空气的加热作用较小，对城市热岛效应有一定缓解作用（马赛克建筑）。但微气候涉及建筑物周围特定地点的气温、湿度、风速、阳光等多种参数，高反射率地面铺装可能会带来光污染。 6. 水体和植被对热岛现象起什么作用？机理是什么？ 能够缓解城市热岛效应。水体和植被下垫面本身吸收的太阳辐射能较砖石混凝土下垫面就少，同时，由于水体的蒸发和植物的蒸腾作用，可以通过潜热的形式带走大量热量，使得自身温度较低，对近地表空气具有降温作用，从而能够对城市热岛效应起到一定缓解作用。此外，蒸发和蒸腾作用，将大量水气带入空气，增加了空气湿度，使人感觉更舒适。 第一章 1、有朋自远方来，她乘火车、轮船、汽车或飞机的概率分别是0.3，0.2，0.1和0.4。如果她乘火车、轮船或者汽车来，迟到的概率分别是0.25，0.4和0.1，但她乘飞机来则不会迟到。如果她迟到了，问她最可能搭乘的是哪种交通工具？ 解：()0.3P A =()0.2P B =()0.1P C =()0.4 P D = E －迟到，由已知可得 (|)0.25(|)0.4(|)0.1(|)0 P E A P E B P E C P E D ==== 全概率公式： ()()()()(P E P E A P E B P E C P E D =+++ 贝叶斯公式： ()(|)()0.075 (|)0.455()()0.165(|)()0.08 (|)0.485 ()0.165 (|)()0.01 (|)0.06 ()0.165(|)() (|)0 ()P EA P E A P A P A E P E P E P E B P B P B E P E P E C P C P C E P E P E D P D P D E P E ?= ===?===?===?== 综上：坐轮船 3、设随机变量X 服从瑞利分布，其概率密度函数为2 2 22,0 ()0,0X x x X x e x f x x σσ-??>=?? ，求期望()E X 和方差()D X 。 考察： 已知()x f x ，如何求()E X 和()D X ？ 2 2222 2()()()[()]()()()()()()()x x E X x f x dx D X E X m X m f x dx D X E X E X E X x f x dx ∞ -∞ ∞ -∞ ∞ -∞ =?=-=-=-?=???? 6、已知随机变量X 与Y ，有1,3, ()4,()16,0XY EX EY D X D Y ρ=====， 令3,2,U X Y V X Y =+=-试求EU 、EV 、()D U 、()D V 和(,)Cov U V 。 考察随机变量函数的数字特征 《信号与系统》复习题 1．已知 f(t) 如图所示，求f(-3t-2) 。 2．已知 f(t) ，为求 f(t0-at) ，应按下列哪种运算求得正确结果？（t0 和 a 都为正值） 3．已知 f(5-2t) 的波形如图，试画出f(t) 的波形。 解题思路：f(5-2t)乘a 1 / 2展宽 2倍f(5-2 × 2t)= f(5-t) 反转 右移 5 f(5+t) f(5+t-5)= f(t) 4．计算下列函数值。 （ 1） （ 2） （ t ） t 0 )dt t 0 u(t 2 （t t 0）u(t 2t 0 )dt （ 3） (e t t ) （t 2）dt 5．已知离散系统框图，写出差分方程。 解： 2 个延迟单元为二阶系统，设左边延迟单元输入为 x(k) ∑ 0 1 1) → 左○ :x(k)=f(k)-a *x(k-2)- a*x(k- x(k)+ a 1*x(k-1)+ a 0*x(k-2)=f(k) (1) ∑ y(k)= b 2*x(k)- b 0*x(k-2) (2) 右○ : 为消去 x(k) ，将 y(k) 按（ 1）式移位。 a 1*y(k-1)= b 2 * a 1*x(k-1)+ b * a 1*x(k-3) (3) a 0*y(k-2)= b 2 * a 0*x(k-2)-b 0* a 0*x(k-4) (4) (2) 、（ 3）、（ 4）三式相加： y(k)+ a 1*y(k-1)+ a 0*y(k-2)= b *[x(k)+ a 1 *x(k-1)+a *x(k-2)]- b *[x(k-2)+a 1*x(k-3)+a *x(k-4)] 2 0 0 0 ∴ y(k)+ a 1 *y(k-1)+ a *y(k-2)= b 2 *f(k)- b *f(k-2) ═ >差分方程 电工学第二章习题 一、填空题 1. 两个均为40得电容串联后总电容为80 ,它们并联后得总电容为20 。 2、表征正弦交流电振荡幅度得量就是它得最大值;表征正弦交流电随时间变化快慢程度得量就是角频率ω;表征正弦交流电起始位置时得量称为它得初相。三者称为正弦量得三要素。 3、电阻元件上任一瞬间得电压电流关系可表示为u = iR ;电感元件上任一瞬间得电压电流关系可以表示为;电容元件上任一瞬间得电压电流关系可以表示为。由上述三个关系式可得, 电阻元件为即时元件; 电感与电容元件为动态元件。 4、在RLC串联电路中,已知电流为5A,电阻为30Ω,感抗为40Ω,容抗为80Ω,那么电路得阻抗为50Ω,该电路为容性电路。电路中吸收得有功功率为750W ,吸收得无功功率又为1000var 。 二、选择题 1、某正弦电压有效值为380V,频率为50Hz,计时始数值等于380V,其瞬时值表达式为( B ) A、V; B、V; C、V。 2、一个电热器,接在10V得直流电源上,产生得功率为P。把它改接在正弦交流电源上,使其产生得功率为P/2,则正弦交流电源电压得最大值为( D ) A、7、07V; B、5V; C、14V; D、10V。 3、提高供电电路得功率因数,下列说法正确得就是( D ) A、减少了用电设备中无用得无功功率; B、减少了用电设备得有功功率,提高了电源设备得容量; C、可以节省电能; D、可提高电源设备得利用率并减小输电线路中得功率损耗。 4、已知A,)A,则( C ) A、i1超前i260°; B、i1滞后i260°; C、相位差无法判断。 5、电容元件得正弦交流电路中,电压有效值不变,频率增大时,电路中电流将( A ) A、增大; B、减小; C、不变。 6、在RL串联电路中,UR=16V,UL=12V,则总电压为( B ) A、28V; B、20V; C、2V。 7、RLC串联电路在f0时发生谐振,当频率增加到2f0时,电路性质呈( B ) A、电阻性; B、电感性; C、电容性。 8、正弦交流电路得视在功率就是表征该电路得( A ) A、电压有效值与电流有效值乘积; B、平均功率; C、瞬时功率最大值。 9已知某正弦交流电压得期为10 ms,有效值为220 V,在t = 0时正处于由正值过渡为负值得零值,则其表达式可写作( B )。 (a) u = 380sin(100 t+180?) V (b) u =－311sin200πt V (c) u = 220sin(628 t+180?) V 10某正弦电流得有效值为7、07 A,频率f =100 Hz,初相角? = －60?,则该电流得瞬时表达式为( C )。 (a) i = 5sin( 100 πt－60? ) A (b) i = 7、07sin( 100 πt+30? ) A (c) i = 10sin( 200 πt－60? ) A 11与电流相量对应正弦电流可写作i = ( B )。 (a) 5 sin(ωt+53、1?) A (b) sin(ωt+36、9?)A (c) sin(ωt+53、1?)A 12用幅值(最大值) 相量表示正弦电压u = 537sin(ωt－90? ) V 时,可写作( A )。 1-1画出下列各信号的波形【式中)()(t t t r ε=】为斜升函数。 （2）∞<<-∞=-t e t f t ,)( （3）)()sin()(t t t f επ= （4）)(sin )(t t f ε= （5）)(sin )(t r t f = （7）)(2)(k t f k ε= （10）)(])1(1[)(k k f k ε-+= 解：各信号波形为 （2）∞<<-∞=-t e t f t ,)( （3）)()sin()(t t t f επ= （4）)(sin )(t t f ε= （5）)(sin )(t r t f = （7）)(2)(k t f k ε= （10）)(])1(1[)(k k f k ε-+= 1-2 画出下列各信号的波形[式中)()(t t t r ε=为斜升函数]。 （1）)2()1(3)1(2)(-+--+=t t t t f εεε （2）)2()1(2)()(-+--=t r t r t r t f （5）)2()2()(t t r t f -=ε （8）)]5()([)(--=k k k k f εε （11）)]7()()[6sin()(--=k k k k f εεπ （12） )]()3([2)(k k k f k ---=εε 解：各信号波形为 （1）)2()1(3)1(2)(-+--+=t t t t f εεε （2） )2()1(2)()(-+--=t r t r t r t f （5） )2()2()(t t r t f -=ε （8）)]5()([)(--=k k k k f εε （11） )]7()()[6sin()(--=k k k k f εεπ （12）)]()3([2)(k k k f k ---=εε 1-3 写出图1-3所示各波形的表达式。 1-4 写出图1-4所示各序列的闭合形式表达式。 1-5 判别下列各序列是否为周期性的。如果是，确定其周期。 （2）)63cos()443cos()(2ππππ+++=k k k f （5）)sin(2cos 3)(5t t t f π+= 解： 1-6 已知信号)(t f 的波形如图1-5所示，画出下列各函数的波形。 （1）)()1(t t f ε- （2）)1()1(--t t f ε （5） )21(t f - （6）)25.0(-t f （7）dt t df ) ( （8）dx x f t ?∞-)( 解：各信号波形为 第二章 随机变量及其概率分布 §2.1 一维离散型随机变量 一、基本概念 ★知识点精讲 1.一维离散型随机变量的分布及分布律 （1）离散型随机变量：若随机变量X 只取有限多个或可列无限多个值，则称X 为离散型随机变量。 （2）分布律： ,2,1,}{===k p x X P k k 或 （3）性质： ① ,2,1,0=≥k p k ②∑∞ ==11k k p 2.常用的离散型分布 （1）0-1分布),1(p B 分布律 ： X 0 1 P p -1 p 其中 p 为事件A 出现的概率，0 ★ 题型归纳及解题技巧 例1.设随机变量X 则k=（ ） A.0.1 B.0.2 C.0.3 D.0.4 解：选Ｄ。 因为∑==1 1k k p ，故11.03.02.0=+++k ，得4.0=k 。 例2．设离散型随机变量X 的分布律为 （关于离散型随机变量概率求法） 则P{-1 1-1 （2）∞<<-∞=-t e t f t ,)( （3）)()sin()(t t t f επ= （4）)(sin )(t t f ε= （5）)(sin )(t r t f = （7）)(2)(k t f k ε= （10）)(])1(1[)(k k f k ε-+= 1-3 1-5 判别下列各序列是否为周期性的。如果是，确定其周期。 （2）)6 3cos()443cos()(2 π πππ+++=k k k f （5）)sin(2cos 3)(5t t t f π+= ： 1-9 已知信号的波形如图1-11所示，分别画出 )(t f和 dt t df)( 的波形。 解：由图1-11知，) 3(t f-的波形如图1-12(a)所示（) 3(t f-波形是由对) 2 3(t f- 的波形展宽为原来的两倍而得）。将) 3(t f-的波形反转而得到)3 (+ t f的波形，如图1-12(b)所示。再将)3 (+ t f的波形右移3个单位，就得到了)(t f，如图1-12(c)所示。dt t df)(的波形如图1-12(d)所示。 1-23 设系统的初始状态为)0(x，激励为)(? f，各系统的全响应)(?y与激励和初始状态的关系如下，试分析各系统是否是线性的。 （1）?+ =-t t dx x xf x e t y ) ( sin )0( )(（2）?+ =t dx x f x t f t y ) ( )0( )( )( （3）?+ =t dx x f t x t y ) ( ])0( sin[ )(（4）)2 ( ) ( )0( )5.0( ) (- + =k f k f x k y k 2-1 什么叫流线、流管？流线与迹线有什么区别？ 答：流线就是在流场中某一瞬间作出的一条空间曲线，使这一瞬间在该曲线上各点的流体质点所具有的速度方向与曲线在该点的切线方向重合。 在流场中经过一封闭曲线(不是流线)的所有流线所围成的管状表面，称为流管。 流线是反映流场某瞬时流速方向的曲线。其是同一时刻，由不同流体质点组成的。迹线是同一质点不同时刻的轨迹线。在定常流动中，流线形状不随时间改变，流线与迹线重合。在非定常流动中，流线的形状随时间而改变，流线与迹线不重合。 2-2 直角坐标系中，流场速度分量的分布为 22u xy =，22v x y = 试证过点（1，7）的流线方程为 2248y x -= 积分得22y x c -= 代入点（1，7）求积分常数48c = ∴过点（1，7）的流线方程为2248y x -= 2-3 设流场中的速度大小及流线的表达式为 V =22y xy +=常数 求速度分量的表达式。 解：对22y xy +=常数求导，2220dy dy y y x dx dx ++=，得出dy y dx x y -=+ u 和v 的关系，x y u v y +=- 代入V =得v y =± 求得u 和v 的表达式：,v y u x y ==--或,v y u x y =-=+ 2-4 求第2-3题中速度分量u 的最大变化率及方向。 解：梯度矢量G grad i j k x y z ???????==++??? ()u x y =±+ ()u u G grad i j i j x y ???==+=±+?? G = 2-5 试证在柱坐标系（,,r z θ）下，速度的散度表达式为 1()r r V V w divV V r r z θθ???=+++??? 证：u v w divV x y z ???=++??? cos x r θ=，sin y r θ=，r dr V dt =，rd V dt θθ= cos sin r dx u V V dt θθθ==- sin cos r dy v V V dt θθθ==+ sin cos u u r u u u x r x x r r θθθθθ???????=+=-??????? cos sin v v r v v v y r y y r r θθθθθ???????=+=+??????? cos r u V r r θ??=?? ，sin (sin cos )r u V V V θθθθθθθ ??=--+?? sin r v V r r θ??=?? ，cos (cos sin )r v V V V θθθθθθθ ??=+-?? 222222cos sin sin sin cos cos r r r r r r u v V V V V V V V V V x y r r r r r r r r r θθθθθθθθθθθθ????????+=+++++=++????????代入1()r r u v w V V w divV V x y z r r z θθ??????=++=+++?????? 2-6 在不可压流中，下列哪几个流动满足质量守恒条件？ （a ）3sin u x y =- 23cos v x y =- （b ）3sin u x y = 23cos v x y =- （c ）2sin cos u r θθ= 22sin v r θ=- （d ）2k V r = 22x y +=常数 第1章 习题答案 1－1 题1－1图所示信号中，哪些是连续信号？哪些是离散信号？哪些是周期信号？哪些是非周期信号？哪些是有始信号？ 解： ① 连续信号：图（a ）、（c ）、（d ）； ② 离散信号：图（b ）； ③ 周期信号：图（d ）； ④ 非周期信号：图（a ）、（b ）、（c ）； ⑤有始信号：图（a ）、（b ）、（c ）。 1－2 已知某系统的输入f(t)与输出y(t)的关系为y(t)=|f(t)|，试判定该系统是否为线性时不变系统。 解： 设T 为此系统的运算子，由已知条件可知： y(t)=T[f(t)]=|f(t)|，以下分别判定此系统的线性和时不变性。 ① 线性 1）可加性 不失一般性，设f(t)=f 1(t)+f 2(t)，则 y 1(t)=T[f 1(t)]=|f 1(t)|，y 2(t)=T[f 2(t)]=|f 2(t)|，y(t)=T[f(t)]=T[f 1(t)+f 2(t)]=|f 1(t)+f 2(t)|，而 |f 1(t)|＋|f 2(t)|≠|f 1(t)+f 2(t)| 即在f 1(t)→y 1(t)、f 2(t)→y 2(t)前提下，不存在f 1(t)＋f 2(t)→y 1(t)＋y 2(t)，因此系统不具备可加性。 由此，即足以判定此系统为一非线性系统，而不需在判定系统是否具备齐次性特性。 2）齐次性 由已知条件，y(t)=T[f(t)]=|f(t)|，则T[af(t)]=|af(t)|≠a|f(t)|=ay(t) （其中a 为任一常数） 即在f(t)→y(t)前提下，不存在af(t)→ay(t),此系统不具备齐次性，由此亦可判定此系统为一非线性系统。 ② 时不变特性 由已知条件y(t)=T[f(t)]=|f(t)|，则y(t-t 0)=T[f(t-t 0)]=|f(t-t 0)|， 即由f(t)→y(t)，可推出f(t-t 0)→y(t-t 0)，因此，此系统具备时不变特性。 依据上述①、②两点，可判定此系统为一非线性时不变系统。 1－3 判定下列方程所表示系统的性质： )()()]([)()(3)(2)(2)()()2()()(3)(2)()()()()() (2''''''''0t f t y t y d t f t y t ty t y c t f t f t y t y t y b dx x f dt t df t y a t =+=++-+=+++=? 解：（a ）① 线性 1）可加性 由 ?+=t dx x f dt t df t y 0)()()(可得?????→+=→+=??t t t y t f dx x f dt t df t y t y t f dx x f dt t df t y 01122011111)()()()()()()()()()(即即 则 ???+++=+++=+t t t dx x f x f t f t f dt d dx x f dt t df dx x f dt t df t y t y 0212102201121)]()([)]()([)()()()()()( 即在)()()()()()()()(21212211t y t y t f t f t y t f t y t f ＋＋前提下，有、→→→，因此系统具备可加性。 2）齐次性 由)()(t y t f →即?+=t dx x f dt t df t y 0)()()(，设a 为任一常数，可得 )(])()([)()()]([)]([000t ay dx x f dt t df a dx x f a dt t df a dx x af t af dt d t t t =+=+=+??? 即)()(t ay t af →，因此，此系统亦具备齐次性。 由上述1）、2）两点，可判定此系统为一线性系统。 1、画出纯金属的冷却曲线，解释其上各参数T0、 T1和?T 的含义。 答： T 0：理论结晶温度，即液体和晶体处于动平衡状态的温度。 T 1：实际结晶温度，晶体结晶的实际温度，结晶只有在T 0以下的实际结晶温度T 1才能进行。 ?T ：过冷度，即理论结晶温度与实际结晶温度之差，?T= T 0 –T 1。 2、晶核的形成和长大方式是什么？ 答：形核有两种方式，即均匀形核和非均匀形核。 由液体中排列规则的原子团形成晶核称均匀形核。以液体中存在的固态杂质为核心形核称非均匀形核。 晶核的长大方式主要有两种，即均匀长大和树枝状长大。均匀长大：在正温度梯度下，晶体生长主要以平面状态向前推进。树枝状长大：在负温度梯度下，结晶主要以树枝状向前推进。 T 3、写出二元合金的匀晶、共晶、包晶、共析等典型转变的定义，并分析其相图。（我这里是以Pb、Sn 合金进行描述的） 答：从液相中结晶出单一固相的转变称为匀晶转变或匀晶反应。匀晶相图由两条线构成，上面是液相线，下面是固相线。相图被分为三个相区，液相线以上为液相区(L)，固相线以下为固相区(固溶体α)，两线之间为两相区（两相共存L+α）。 在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应. 相图分析 ① 相：相图中有L 、α、β 三种相, α 是溶质Sn 在 Pb 中的固溶体， β 是溶质Pb 在Sn 中的固溶体。② 相区：相图中有三个单相区： L 、α 、β ；三个两相区：L+α 、L+β 、α + β ；一个三相区：即水平线CED 。③ 液固相线: 液相线AEB, 固相线 L + α 温度液相线 固相线 B α α+L(完整word版)高中数学选修2-3第二章随机变量及其分布教案
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