南邮信号与系统课后答案第二章
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第二章习题与答案1.求以下序列的z 变换并画出零极点图和收敛域。
分析:Z 变换概念∑∞-∞=-==n nzn x z X n x Z )()()]([,n 的取值是)(n x 的有值范围。
Z 变换的收敛域 是知足∞<=∑∞-∞=-M zn x n n)(的z 值范围。
解:(1) 由Z 变换的概念可知:∞====<<<<z z az a z az a z a az ,0 1, 11,1 零点为:极点为:即:且收敛域:)(21)()2(n u n x n⎪⎭⎫⎝⎛=)1(21)()3(--⎪⎭⎫⎝⎛-=n u n x n)1(,1)()4(≥=n nn x 为常数)00(0,)sin()()5(ωω≥=n n n n x 10,)()cos()()6(0<<+=r n u n Ar n x n Φω)1||()()1(<=a an x nnn nzaz X -∞-∞=⋅=∑)(nn n nn n z a za-∞=---∞=-∑∑+=1nn n nn n z a z a -∞=∞=∑∑+=01))(1()1()1)(1(1111212a z az a z a az az a za az az ---=---=-+-=-解:(2) 由z 变换的概念可知:n n nz n u z X -∞-∞=∑=)()21()( ∑∞=-=0)21(n n n z 12111--=z 211121><⋅z z 即:收敛域: 0 21==z z 零点为:极点为:解:(3)nn n z n u z X -∞-∞=∑---=)1()21()(∑--∞=--=1)21(n n n z∑∞=-=12n n n z zz212--= 12111--=z 21 12 <<z z 即:收敛域:0 21 ==z z 零点为:极点为: 解: (4) ∑-⋅∞==11)(n nz n z X∑∞--=-=•••11)(1)(n n z n n dz z dX 21)(11z z z n n -=-=∑∞=-- ,1||>z。
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。