信号与系统第2章 习题
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信号与系统习题集第一章作业1、 分别判断如图所示波形是连续时间信号还是离散时间信号,若是离散时间信号判断是否为数字信号。
(1)t()f t (2) t()f t(3) t()f t(4) t()f t2、 分别判断下列信号是否是周期信号,若是周期信号求出信号的周期。
(1)cos 2cos 3t t - (2)sin sin t t π+ (3)5j te3、 一连续信号f (t )的波形图如图所示,试画出下述信号的波形图,并标注坐标值。
t()f t(1)(2)f t + (2)2(2)2t f -(3)1(12)2f t- 4、已知信号f(t)的波形如图所示,求g(t)=f(-2t+3)和f(-2t-3)的波形。
t()f t,()f t5、写出如图所示的各波形的函数式。
(1)t()f t(2)t()f t-6、画出下列各时间函数的波形。
(1)[](1)(2)t u t u t ---,(2)[](1)(2)(2)t u t u t u t ---+- (3)[](3)()(2)t u t u t --- 7、求下列函数值。
(1)2()()td r te u t dt-⎡⎤=⎣⎦,(2)3()()t r t e t δ-= (3)()cos ()4r t t t dt πδ∞-∞=-⎰,(4)2()()(1)tr t t e t dt δ∞--∞=+-⎰, ( 5 ) 3'()()t r t e t δ=8、画出下列系统的仿真框图。
()()3()2()dr t de t r t e t dt dt+=+ 9、判断下列系统是否为线性的,时不变的,因果的? (1)()(2)r t e t =- (2)()(3)r t e t = (3)()()(1)r t e t u t =- (4)()()r t te t =第二章作业1、已知系统的电路图如图所示,写出电压()o v t 的微分方程。
()e tR +-()o v t2、已知系统的微分方程和起始状态如下,求齐次解。
信号与系统第2章习题一、选择题1、下列信号不能用复指数信号stAe t x =)(表示的是( )A.冲激信号B.直流信号C.指数信号D.正弦信号 2、)22(4t e t--δ等于( )A. te4- B. )22(t -δ C.)1(214--t e δ D. )1(214δ-e 3、积分⎰--+642)8(dt t e t δ等于( )A.0B.16e C.1 D.)8(+t δ 4、已知信号)(t x 如下图所示,其表达式是( )A.)3()2(2)(---+t u t u t uB. )3(2)2()1(---+-t u t u t uC. )3()2()(---+t u t u t uD. )3()2()1(---+-t u t u t u 5、已知信号)(t x 如下图所示,其反转右移的信号)(1t x 是( )A. B.C. D.6、如下图所示:)(t x 为原始信号,)(1t x 为变换信号,则)(1t x 的表达式是( )A. )1(+-t xB. )1(+t xC. )12(+-t xD. )121(+-t x 7、若)(t x 是已录制声音的磁带,则下列表述错误的是( )A.)(t x -表示将磁带倒转播放产生的信号B.)2(t x 表示将磁带以二倍速度加快播放C.)2(t x 表示原磁带放音速度降低一半播放D.2)(t x 表示将磁带的音量放大一倍播放8、设)(t x 表示你在山谷喊话的声音,则你耳朵听到的声音可表示为( ) A.∑∞=0)(n nt x a,0>n a B. ∑∞=+0)(n n nT t x a,0,0>>n n T aC.∑∞=-0)(n n nT t x a,0,0>>n n T a D.∑∞=-0)(n nTt x ,0>n T9、如下图所示周期信号)(~t x ,其直流分量等于( )A.0B.2C.4D.6二、判断题1、两个奇信号的和还是奇信号( )2、任何信号可分解为直流分量与交流分量之和( )3、任何信号可分解为偶分量与奇分量之和( )4、)cos(t 是功率信号,)]()()[cos(T t u t u t --是能量信号( )5、积分1)(=⎰∞-td ττδ( )6、对连续周期信号进行抽样所得离散序列一定还是周期的( )7、设)2()(1k x k x =,则)2/()(1k x k x =( )三、简答题1、单位冲激信号和单位脉冲序列各有什么特性?2、正弦信号)sin(0t ω和正弦序列)sin(0k Ω有什么区别与联系?3、信号的时域分解有哪几种方法?4、连续时间信号分解为冲激信号的线性组合有何实际意义?四、计算题教材P66习题:2-9、2-10、2-12、2-14。
第二章 连续时间系统的时域分析1.已知连续时间信号1()e ()t f t u t -=和2()e ()t f t u t =-,求卷积积分12()()()f t f t f t =*,并画出()f t 的波形图。
解:1212()()()()()f t f t f t f t f d τττ∞-∞=*=-⎰反褶1()f τ得1()f τ-,右移t 得11[()]()f t f t ττ--=-,作出2()f τ图形及不同t 取值的1()f t τ-图形,由此可得:当0t ≤时,21()e e ee e 2ttt tt f t d d τττττ---∞-∞===⎰⎰当0t ≥时,0021()e e e e e 2t t t f t d d τττττ----∞-∞===⎰⎰综上,||111()e ()e ()e 222t t t f t u t u t --=-+=()f t 是个双边指数函数。
讨论:当1()f t 、2()f t 为普通函数(不含有()t δ、()t δ'等)时,卷积结果()f t 是一个连续函数,且()f t 非零取值区间的左边界为1()f t 、2()f t 左边界之和,右边界为1()f t 、2()f t 右边界之和,也就是说,()f t 的时宽为1()f t 、2()f t 时宽之和。
τttt2.计算题图2(a )所示函数)(1t f 和)(2t f 的卷积积分)()()(21t f t f t f *=,并画出)(t f 的图形。
解法一:图解法1212()()()()()f t f t f t f t f d τττ∞-∞=*=-⎰其中1()f t τ-的波形见题图2(b),由此可得: 当10t +≤,即1t ≤-时,()0f t = 当011t ≤+≤,即10t -≤≤时,120()2(1)t f t d t ττ+==+⎰当11t +≥但10t -≤,即01t ≤≤时,1()21f t d ττ==⎰当011t ≤-≤,即12t ≤≤时,121()21(1)t f t d t ττ-==--⎰当11t -≥,即2t ≥时,()0f t =综上,220,1,2(1),10()1,011(1),12t t t t f t t t t ≤-≥⎧⎪+-≤≤⎪=⎨≤≤⎪⎪--≤≤⎩ ()f t 波形见题图2(c)。
第二章部分习题参考答案2-6 试求下列各函数1()f t 与2()f t 之卷积。
121212(-)01(1) ()() ()() (0) ()()()(-) ()(-)11(1) 0(2) ()t tt t tt t f t u t f t e u t f t f t f f t d u eu t d e e d e e e t f t ααταατααταατττττττααδ-+∞-∞+∞---∞--==>*===⋅=⋅=-≥=⎰⎰⎰,解:,2121212() ()cos(45)()()()cos[()45] cos(45)(3) ()(1)[()(1)] ()(1)(2) ()()t f t t f t f t t d t f t t u t u t f t u t u t f t f t ωδτωττω+∞-∞=+*=-+=+=+--=---*⎰,解:,解:ττ222221211211()(-1)(-1)-2(-2)(-2)(-1)(-1)-(-2)(-2)2211-(-2)(-2)(-3)(-3)-(-2)(-2)(-3)(-3)22()*()()1,()0123, (1-)(1)21(1)--(12ttf t t u t t u t t u t t u t t u t t u t t u t t u t f t f t f t t f t t t dt t ft t t t τττ=+++=<=<<+=+-=++⎰222-112222212111)-222123, (1-)(1)-221()2(1)-2(1-)(-1)211121---152223, ()*()0.t t t t t t d t f t t t t t t t t t t t f t f t ττττ-+=<<+=+=+++=+++=++>=⎰121221--(4) cos , (1)-(-1)()*()()(-) [(1)-(-1)][cos(-)] cos[(1)]-cos[(-1)]f t t f t t t f t f t f f t d t t t d t t ωδδτττδδωττωω+∞∞+∞∞==+==+⋅=+⎰⎰ -212-212--2-220(5) ()(), ()sin ()()()*()()sin(-)(-) sin(-)sin t t ttt tf t e u t f t t u t f t f t f t e u t u t d e t d ee d τττττττττ+∞∞==⋅==⋅⋅⋅=⋅=⋅⎰⎰⎰-12-(-)--0022-(-)-33-2-3(6) ()2[()-(-3)], ()4()-(-2)0, ()0.02,()2488-825, 88()8(-)5, ()0.t tt t t tt t t t t f t e u t u t f t u t u t t f t t f t e d e e e t ft ed ef t e e e t f t ττττττ-==<=<<==⋅=<<===>=⎰⎰2-8 求阶跃响应为32()(21)()t t s t e e u t --=-+的LTI (线性时不变)系统对输入()()t x t e u t =的响应。
第2章 习 题2-1 求下列齐次微分方程在给定起始状态条件下的零输入响应(1)0)(2)(3)(22=++t y t y dt d t y dt d ;给定:2)0(,3)0(==--y dt dy ; (2)0)(4)(22=+t y t y dt d ;给定:1)0(,1)0(==--y dtd y ;(3)0)(2)(2)(22=++t y t y dt d t y dt d ;给定:2)0(,1)0(==--y dt dy ; (4)0)()(2)(22=++t y t y dt d t y dt d ;给定:2)0(,1)0(==--y dtdy ; (5)0)()(2)(2233=++t y dt d t y dt d t y dt d ;给定:2)0(,1)0(,1)0(22===---y dt d y dt d y 。
(6)0)(4)(22=+t y dt d t y dt d ;给定:2)0(,1)0(==--y dtdy 。
解:(1)微分方程的特征方程为:2320λλ++=,解得特征根:121, 2.λλ=-=- 因此该方程的齐次解为:2()t th y t Ae Be --=+.由(0)3,(0)2dy y dt--==得:3,2 2.A B A B +=--=解得:8, 5.A B ==- 所以此齐次方程的零输入响应为:2()85tty t e e--=-.(2)微分方程的特征方程为:240λ+=,解得特征根:1,22i λ=±.因此该方程的齐次解为:()cos(2)sin(2)h y t A t B t =+.由(0)1,(0)1d y y dx --==得:1A =,21B =,解得:11,2A B ==. 所以此齐次方程的零输入响应为:1()cos(2)sin(2)2y t t t =+.(3)微分方程的特征方程为:2220λλ++=,解得特征根:1,21i λ=-± 因此该方程的齐次解为:()(cos()sin())th y t e A t B t -=+.由(0)1,(0)2dy y dx--==得:1,2,A B A =-= 解得:1,3A B ==.所以齐次方程的零输入响应为:()(cos()3sin())ty t e t t -=+.(4)微分方程的特征方程为:2210λλ++=,解得二重根:1,21λ=-.因此该方程的齐次解为:()()th y t At B e -=+. 由(0)1,(0)2dy y dx--==得:1,2,B A B =-=解得:3, 1.A B == 所以该方程的零输入响应为:()(31)ty t t e -=+.(5)微分方程的特征方程为:3220λλλ++=,解得特征根: 1,21λ=-,30λ=. 因此该方程的齐次解为:()()th y t A Bt C e -=++.由22(0)1,(0)1,(0)2d d y y y dx dt---===得:1,1,22A C B C C B +=-=-=. 解得:5,3,4A B C ==-=-.所以方程的零输入响应为:()5(34)ty t t e -=-+.(6)微分方程的特征方程为:240λλ+=,解得特征根:120,4λλ==-. 因此该方程的齐次解为:4()th y t A Be -=+.由(0)1,(0)2d y y dx --==得:1,42A B B +=-=.解得:31,22A B ==-. 所以此齐次方程的零输入响应为:431()22ty t e -=-.2-2 已知系统的微分方程和激励信号,求系统的零状态响应。