1-3冲激信号性质重点
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一冲激函数的定义在信息分析和系统分析中,单位冲激函数δ(t)是一个使用频率极高的奇异函数。
对这类奇异函数不能按普通函数进行定义,因为它本身不属于普通函数。
1 单位冲激函数的普通数学定义定义有多种方式,其中定义1设有一函数P(t)当n趋近于∞时,函数P(t)的宽度趋近于零,而幅度趋近于无限大,但其强度仍然等于1。
这个函数就定义为单位冲激函数δ(t)。
定义2 狄拉克(Dirac)定义上面两个对单位冲激函数的定义是不符合普通函数的定义对于普通函数来说当自变量t取某值时,除间断点外,函数有确定的值,而δ(t)在唯一不等于零的点t=0处函数值为无限大.因为单位冲激函数已经不属于普通函数的范畴,不能用普通函数进行定义,要用广义函数进行严格的定义。
2 单位冲激函数的广义定义选择一类性能良好的函数,称为检验函数(它相当于定义域),一个广义函数g(t)是对检验函数空间中每个函数赋于一个数值N的映射,该数与广义函数g(t)和检验函数有关,记作N[g(t),(t)],通常广义函数g(t)可写为式中检验函数是连续的,具有任意阶导数,且用其各阶导数在无限远处急剧下降的普通函数这类函数的全体构成的检验函数空间称为急降函数空间,用表示.在上定义的广义函数称为缓增广义函数它的全体构成广义函数空间,用这类广义函数有良好的性质。
根据以上定义,如有一广义函数f(t),它与的作用也赋给相同的值,即若就认为二广义函数相等,记作f(t)=g(t)。
按照广义函数的理论,冲激函数δ(t)由式定义,即冲激函数δ(t)作用于检验函数的效果是给它赋值。
如将(1)式中的函数看做广义函数,则有:当n趋近于∞时在(,)区间内有=,取广义函数(t)的极限(广义极限),得比较以上两式,得按照此定义,冲激函数有多种定义形式,如:δ(t)=高斯钟形函数δ(t)=取样函数δ(t)=双边指数函数等等而对于离散的δ[n]定义很简单:δ[n]=1,(n=0)δ[n]=0,(n 0)二 冲激函数的性质 1.微分性质冲激函数δ(t)的一阶导数可定义为:通常称δ‘(t )为单位冲激偶,用下图所示的图形符号表示冲激偶信号两个重要性质n 阶导数为:由于选好了性能良好的检验函数空间中,广义函数的各阶导数存在并属于缓增广义函数空间中,广义函数的求导运算和求极限运算可以交换次序,这就摆脱了普通函数求导求极限运算的限制,分析更加灵活简便。
冲激信号δ(t)的三种定义与相关性质的简单讨论信息科学与工程学院1132班 樊列龙 学号:0909113224有一些物理现象,如理学中的爆炸、冲击、碰撞··,电学中的放电、闪电雷击等,它们都有共同特点: ① 持续时间短. ② 取值极大.冲击函数(或冲击信号)就是对这些物理现象的科学抽象与描述。
通常用δ(t)表示冲激信号,它是一个具有有限面积的窄而高的尖峰信号,它也可以被称作δ函数或狄拉克(Dirac )函数,在信号领域中占有非常重要的地位. 由于冲激函数的特殊性,现给出其两种不严格的定义如下:定义一:用脉冲函数极限定义冲激信号. 如图1-1(a)的矩形脉冲,宽为τ,高为τ1,其面积为A.当A=1称之为单位冲激信号. 现保持脉冲面积不变,逐渐减小τ,则脉冲的幅度逐渐增大,当0→τ时,矩形脉冲的极限成为单位冲激函数,即:⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛+=→221lim )(0τετετδτt t t (1-1)冲击信号的波形就如1-1(b)所示.δ(t)只表示在t=0点有“冲激”,在t=0点以外的各处函数值图1-2均为0,其冲激强度(冲激面积)为1,若为A 则表示一个冲击强度为E 倍单位值得函数δ,描述为A=E δ(t),图形表示时,在箭头旁边注上E 。
也可以用抽样函数的极限来定义δ(t)。
有⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∞→)(lim )(kt Sa kt k πδ (1-2)对式(1-2)作如下说明:Sa(t)是抽样信号,表达式为ttt a sin )(S = (1-3) 其波形如图1-2所示,Sa(t)∝1/t, 1/t 随t 的增大而减小,sint 是周 期振荡的,因而Sa(t)呈衰减振荡; 并且是一个偶函数,当t=±π,±2π, ·,sint=0,从而Sa(t)=0,是其(a)τ逐渐减小的脉冲函数(b)冲激信号图1-1图 1-3零点. 把原点两侧两个第一个零点之间的曲线部分称为“主瓣”, 其余的衰减部分称为“旁瓣”。
冲激信号δ(t)的三种定义与相关性质的简单讨论信息科学与工程学院1132班 樊列龙 学号:0909113224有一些物理现象,如理学中的爆炸、冲击、碰撞······,电学中的放电、闪电雷击等,它们都有共同特点: ① 持续时间短. ② 取值极大.冲击函数(或冲击信号)就是对这些物理现象的科学抽象与描述。
通常用δ(t)表示冲激信号,它是一个具有有限面积的窄而高的尖峰信号,它也可以被称作δ函数或狄拉克(Dirac )函数,在信号领域中占有非常重要的地位. 由于冲激函数的特殊性,现给出其两种不严格的定义如下:定义一:用脉冲函数极限定义冲激信号. 如图1-1(a)的矩形脉冲,宽为τ,高为τ1,其面积为A.当A=1称之为单位冲激信号. 现保持脉冲面积不变,逐渐减小τ,则脉冲的幅度逐渐增大,当0→τ时,矩形脉冲的极限成为单位冲激函数,即:⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛+=→221lim )(0τετετδτt t t (1-1)冲击信号的波形就如1-1(b)所示.δ(t)只表示在t=0点有“冲激”,在t=0点以外的各处函数值均为0,其冲激强度(冲激面积)为1,若为A 则表示一个冲击强度为E 倍单位值得函数δ,描述为A=E δ(t),图形表示时,在图1-2箭头旁边注上E 。
也可以用抽样函数的极限来定义δ(t)。
有⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∞→)(lim )(kt Sa kt k πδ (1-2)对式(1-2)作如下说明:Θ Sa(t)是抽样信号,表达式为ttt a sin )(S = (1-3) 其波形如图1-2所示,Sa(t)∝1/t, 1/t 随t 的增大而减小,sint 是周 期振荡的,因而Sa(t)呈衰减振荡;并且是一个偶函数,当t=±π,±2π, ···,sint=0,从而Sa(t)=0,是其零点. 把原点两侧两个第一个零点之间的曲线部分称为“主瓣”, 其余的衰减部分称为“旁瓣”。
冲激函数的特解冲激函数是一种理想化的数学函数,通常用符号δ(t)表示。
它在数学和工程领域中有着重要的应用,特别是在线性系统的特解求解中。
本文将围绕冲激函数的特解展开详细的讨论,包括定义、性质、应用等方面。
下面将详细介绍冲激函数及其特解。
一、冲激函数的定义和性质冲激函数δ(t)的定义如下:δ(t) = 0, t ≠ 0∫[a, b]δ(t)dt = 1, 如果a < 0 < bδ(t)在t = 0处的值为无穷大,但是在其他位置上它的值都为零。
冲激函数是一个奇函数,即δ(t) = -δ(-t)。
这意味着冲激函数在关于原点的对称性。
冲激函数的多种性质使其在实际应用中具有重要作用。
下面列举了几个冲激函数的重要性质:1. 单位冲激函数:单位冲激函数,记作δ(t - t0),表示在t = t0时的冲激信号。
它在t = t0的值为无穷大,其他位置的值都为零。
单位冲激函数可以用于表示系统的初始条件或者输入信号的特定时刻。
2. 单位面积冲激函数:单位面积冲激函数即∫[−∞,+∞]δ(t−t0)dt=1,表示在t = t0时的冲激信号,且在t = t0时的幅度为1。
单位面积冲激函数在信号处理和系统特解求解中应用广泛。
3. 平移性质:冲激函数在时间轴上的平移不会改变其特性。
例如,δ(t - t0)表示在t = t0时的冲激信号,而δ(t - t1)表示在t =t1时的冲激信号,其中t1 ≠ t0。
这两个冲激函数具有相同的特性,只是位置不同。
4. 放大性质:冲激函数可以进行缩放和放大操作。
例如,若对单位冲激函数δ(t)乘以一个常数A,则得到幅度为A的冲激信号。
以上是冲激函数的一些基本定义和性质,这些性质使得冲激函数成为一种非常实用的数学工具。
二、冲激函数的特解求解冲激函数在线性系统中的特解求解中起着重要作用。
在线性时不变系统中,线性微分方程的简化方法之一就是利用冲激函数进行特解求解。
特解是微分方程的一个解,可以满足特定的初始条件。