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2021年春季学期-信号与系统-第四次作业参考答案-第三小题

系统 2021 信号 作业 第三 春季 参考答案 学期
2023-09-11 14:15:21 时间


本文是 2021年春季学期-信号与系统-第四次作业参考答案 的内容。

 

▌第三道题


3. 已知 f 1 ( t ) f_1 \left( t \right) f1(t) f 2 ( t ) f_2 \left( t \right) f2(t)的波形如下图所示。若: f ( t ) = f 1 ( t ) ∗ f 2 ( t ) f\left( t \right) = f_1 \left( t \right) * f_2 \left( t \right) f(t)=f1(t)f2(t),求 f ( 1 ) , f ( 3 ) , f ( 5 ) f\left( 1 \right),f\left( 3 \right),f\left( 5 \right) f(1),f(3),f(5)的值。

注:这个题目只需要求解2,3,4处的卷积结果。建议将f1进行反褶平移,然后计算在t分别等于2,3,4的时候重叠的情况,然后再求解。这个题目与去年留的作业有点微妙的区别。

 

▌求解


解:

使用图解方法帮助确定积分上下限,选择 f 1 ( t ) f_1 \left( t \right) f1(t)进行反褶:

(1)求解 f ( 1 ) f\left( 1 \right) f(1)

下面是对应的函数平移和重叠的情况,

f ( 1 ) = ∫ − ∞ ∞ f 1 ( 1 − τ ) ⋅ f 2 ( τ ) d τ f\left( 1 \right) = \int_{ - \infty }^\infty {f_1 \left( {1 - \tau } \right) \cdot f_2 \left( \tau \right)d\tau } f(1)=f1(1τ)f2(τ)dτ

卷积结果为:
f ( 1 ) = 2 × 2 2 × 2 = 4 f\left( 1 \right) = {{2 \times 2} \over 2} \times 2 = 4 f(1)=22×2×2=4

(2)求解 f ( 3 ) f\left( 3 \right) f(3)

下面是对应的函数平移和重叠的情况:

f ( 3 ) = ∫ − ∞ ∞ f 1 ( 3 − τ ) ⋅ f 2 ( τ ) d τ f\left( 3 \right) = \int_{ - \infty }^\infty {f_1 \left( {3 - \tau } \right) \cdot f_2 \left( \tau \right)d\tau } f(3)=f1(3τ)f2(τ)dτ


卷积结果为:
f ( 3 ) = 1 + 2 2 × 1 × 2 − 1 × 1 2 = 2 1 2 f\left( 3 \right) = {{1 + 2} \over 2} \times 1 \times 2 - {{1 \times 1} \over 2} = 2{1 \over 2} f(3)=21+2×1×221×1=221

(3)求解 f ( 5 ) f\left( 5 \right) f(5)

下面是对应的函数平移和重叠的情况:
f ( 5 ) = ∫ − ∞ ∞ f 1 ( 5 − τ ) ⋅ f 2 ( τ ) d τ f\left( 5 \right) = \int_{ - \infty }^\infty {f_1 \left( {5 - \tau } \right) \cdot f_2 \left( \tau \right)d\tau } f(5)=f1(5τ)f2(τ)dτ

卷积结果为:
f ( 5 ) = 1 + 2 2 × 1 × ( − 1 ) = − 3 2 f\left( 5 \right) = {{1 + 2} \over 2} \times 1 \times \left( { - 1} \right) = - {3 \over 2} f(5)=21+2×1×(1)=23

⊙ 绘制卷积信号波形

▲ f1(t)*f2(t)波形

▲ f1(t)*f2(t)波形

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
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# DRAW2.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-03-29
#
# Note:
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from headm import *

f1 = linspace(0, 2, 200, endpoint=False)
f2 = concatenate((linspace(2, 2, 400, endpoint=False),\
                  linspace(-1, -1, 200)), axis=0)

fconv = convolve(f1, f2) * 0.01
tdata = linspace(-2, 6, len(fconv))

plt.plot(tdata, fconv)
plt.grid(True)
plt.xlabel('t')
plt.ylabel('f1*f2')
plt.show()

#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : DRAW2.PY
#============================================================

 

▌附件


※ 每道题目参考答案见每道题目后面连接