信号分析与处理第二章答案

信号分析与处理的课后习题答案是高等教育出版社的教科书

第二章习题参考解答

2.1 求下列系统的阶跃响应和冲激响应。 (1) y(n)

1

y(n 1) x(n) 3

1

h(n 1) (n) 3

解 当激励为 (n)时，响应为h(n)，即：h(n) 由于方程简单，可利用迭代法求解：h(0)

1

h( 1) (0) 13，

h(1)

111

h(0) (1) h(0) 333，

2

11 1 h(2) h(1) (2) h(1)

333 …，

1

由此可归纳出h(n)的表达式：h(n) ()n (n)

3

利用阶跃响应和冲激响应的关系，可以求得阶跃响应：

11 ()n 1

1311s(n) h(k) ()k [ ()n] (n)

1223k k 031 3

n

n

(2) y(n)

1

y(n 2) x(n) 4

解 (a)求冲激响应

11

h(n 2) (n)，当n 0时，h(n) h(n 2) 0。 44

111

特征方程 2 0，解得特征根为 1 , 2 。所以：

42211

h(n) C1()n C2( )n …(2.1.2.1)

22

11

通过原方程迭代知，h(0) h( 2) (0) 1，h(1) h( 1) (1) 0，代入式

44

h(n) (2.1.2.

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第二章习题参考解答

2.1 求下列系统的阶跃响应和冲激响应。 (1) y(n)

1

y(n 1) x(n) 3

1

h(n 1) (n) 3

解 当激励为 (n)时，响应为h(n)，即：h(n) 由于方程简单，可利用迭代法求解：h(0)

1

h( 1) (0) 13，

h(1)

111

h(0) (1) h(0) 333，

2

11 1 h(2) h(1) (2) h(1)

333 …，

1

由此可归纳出h(n)的表达式：h(n) ()n (n)

3

利用阶跃响应和冲激响应的关系，可以求得阶跃响应：

11 ()n 1

1311s(n) h(k) ()k [ ()n] (n)

1223k k 031 3

n

n

(2) y(n)

1

y(n 2) x(n) 4

解 (a)求冲激响应

11

h(n 2) (n)，当n 0时，h(n) h(n 2) 0。 44

111

特征方程 2 0，解得特征根为 1 , 2 。所以：

42211

h(n) C1()n C2( )n …(2.1.2.1)

22

11

通过原方程迭代知，h(0) h( 2) (0) 1，h(1) h( 1) (1) 0，代入式

44

h(n) (2.1.2.

1

第二章

2.1 判断下列序列是否是周期序列。若是，请确定它的最小周期。 （1）x(n)=Acos(6

85ππ+n ) （2）x(n)=)8(

π-n

e j

（3）x(n)=Asin(3

43π

π+n )

解 (1)对照正弦型序列的一般公式x(n)=Acos(?ω+n )，得出=ω85π。因此5

16

2=ωπ是有理数，所以是周期序列。最小周期等于N=

)5(165

16

取k k =。 （2）对照复指数序列的一般公式x(n)=exp[ωσj +]n,得出8

1

=ω。因此πωπ162=是无理数，所以不

是周期序列。

（3）对照正弦型序列的一般公式x(n)=Acos(?ω+n )，又x(n)=Asin(343ππ+n )＝Acos(-2π3

43ππ-n )＝Acos(6143-n π)，得出=ω43π。因此3

8

2=ωπ是有理数，所以是周期序列。最小周期等于

N=

)3(83

8

取k k =

2.2在图2.2中，x(n)和h(n)分别是线性非移变系统的输入和单位取样响应。计算并列的x(n)和h(n)的线性卷积以得到系统的输出y(n)，并画出y(n)的图形。

(a)

1

11

1

(b)

(c)

11

111

0 0

-1-1

-1

-1

-1

-1

-1

-1

2

2

2

222 3

3

3

3 34

44

…

…

…n

n

n

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第二章

2.1 （1）y’’(t)+5y’(t)+6y(t)=f(t), y(0-)=1, y’(0-)=-1 解：微分方程对应的特征方程为 λ2+5λ+6=0 其特征根为λ1=-2，λ2=-3,系统的零输入 响应可写为 yzi (t)=C1e-2t+C2e-3t

又 (0-)=y(0-)=1, ( )= ( )=-1,则有

1= + -1=-2 -3

由以上两式联立，解得 =2， =-1 即系统的零输入响应为 (t)=2 - ,t

(2) 微分方程的特征方程为 其特征根 系统的零输入响应可写为

又 ( )= ( )=-2,则有

)=

以上两式联立，解得 ，

因此系统的

1． 求以下序列的z变换并画出零极点图和收敛域。

(1)(3)x(n)?an(|a|?1)n(2)?1?x(n)???u(n)?2?x(n)?1n,(n?1)n?1?x(n)????u(?n?1)?2?(4)(5)(6)x(n)?nsin(?0n)x(n)?Arn,n?0(?0为常数）,0?r?1cos(?0n??)u(n) 解：(1) 由Z变换的定义可知：

?X(z)??an???n?1?z??n??an????nz?n???an?0nz?n??an?1nzn???an?0nz?n?az1?az2?11?az?1?a2?1(1?az)(1?az)(a?1)z?1a(z?)(z?a)a收敛域： az?1,且az1a?1 即： a?z?1a

极点为： z?a,z?

零点为： z?0,z??解：(2) 由z变换的定义可知：

X(z)??(n?????12)u(n)zn?n

??n?0(112)zn?n

?1?12

z?1收敛域： 111??1 即： z? 2z2

1． 求以下序列的z变换并画出零极点图和收敛域。

(1)(3)x(n)?an(|a|?1)n(2)?1?x(n)???u(n)?2?x(n)?1n,(n?1)n?1?x(n)????u(?n?1)?2?(4)(5)(6)x(n)?nsin(?0n)x(n)?Arn,n?0(?0为常数）,0?r?1cos(?0n??)u(n) 解：(1) 由Z变换的定义可知：

?X(z)??an???n?1?z??n??an????nz?n???an?0nz?n??an?1nzn???an?0nz?n?az1?az2?11?az?1?a2?1(1?az)(1?az)(a?1)z?1a(z?)(z?a)a收敛域： az?1,且az1a?1 即： a?z?1a

极点为： z?a,z?

零点为： z?0,z??解：(2) 由z变换的定义可知：

X(z)??(n?????12)u(n)zn?n

??n?0(112)zn?n

?1?12

z?1收敛域： 111??1 即： z? 2z2

★数字信号处理实验指导书★

第二章 离散时间信号与系统

2.1离散信号表示与运算

在数字信号处理中,所有信号都是离散时间信号——序列,表示为 x(n)={...,x(-1),x(0),x(1),…} －∞

MATLAB一般把普通的一维抽样数据信号即抽样序列表示成向量形式。向量可以表示为1×n的或n×1的矩阵，其中n为序列中抽样点的个数。

最简单的把序列引入MATLAB的方法是在命令行输入一个元素表。 例如：

x = [3 -5 7 1 -2 ]

这样就构造了一个表示成行向量的五元素简单实数序列，它是一个n×1的矩阵。当然，也可以用矩阵的转置将其变换为列向量，即1×n的矩阵：

x = x’ 结果为： x = 3 -5 7 1 -2

1． 典型信号表示

(1) 单位抽样序列

n?0?1 ?(n)??n?0?0

在MATLAB中可用函数zeros(1,N) 产生一个由N个零组成的行向量,实现有限区间的δ(n

数字信号处理MATLAB

第二章离散时间系统的时域分析

例2.1 滑动平均系统

%程序P2_1

%一个M点滑动平均滤波器的仿真

%产生输入信号

clf;

n=0:100;

s1=cos(2*pi*0.05*n);%一个低频正弦

s2=cos(2*pi*0.47*n);%一个高频正弦

x=s1+s2;

%滑动平均滤波器的实现

M=input('滤波器所需的长度=');

num=ones(1,M);

y=filter(num,1,x)/M;

%显示输入和输出信号

subplot(2,2,1);

plot(n,s1);

axis([0,100,-2,2]);

xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');

title('信号#1');

subplot(2,2,2);

plot(n,s2);

axis([0,100,-2,2]);

xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');

title('信号#2');

subplot(2,2,3);

plot(n,x);

axis([0,100,-2,2]);

xlabel('时间序号n');ylabel('振

第二章 插值法

1．当x 1, 1,2时，f(x) 0, 3,4,求f(x)的二次插值多项式。 解：

x0 1,x1 1,x2 2,

f(x0) 0,f(x1) 3,f(x2) 4;l0(x) l1(x) l2(x)

(x x1)(x x2)1

(x 1)(x 2)

(x0 x1)(x0 x2)2(x x0)(x x2)1

(x 1)(x 2)

(x1 x0)(x1 x2)6

(x x0)(x x1)1

(x 1)(x 1)

(x2 x0)(x2 x1)3

则二次拉格朗日插值多项式为

L2(x) yklk(x)

k 0

2

3l0(x) 4l2(x)

(x 1)(x 2)

124

(x 1)(x 1) 3

5237x x 623

2．给出f(x) lnx的数值表

用线性插值及二次插值计算的近似值。

解：由表格知，

x0 0.4,x1 0.5,x2 0.6,x3 0.7,x4 0.8;f(x0) 0.916291,f(x1) 0.693147f(x2) 0.510826,f(x3) 0.356675f(x4) 0.223144

若采用线性插值法计算ln0.54即f(0.54)， 则0.5 0.54 0.6

l1(x) l2(x)

x x2

10(x 0.6)

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第二章 地基处理与基础工程

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第一节 地基处理及加固任何建筑物都必须有可靠的地基和基础。建筑物的 全部重量最终都通过基础传递给地基，所以对地基的处 理及加固就成为基础工程施工中的一项重要内容

地基：是指建筑物基础底部下方一定深度与范围内 的土层。 建筑物对地基的基本要求是：不论是天然地基还是 人工地基，均应保证其有足够的强度和稳定性，在荷载 作用下地基土不发生剪切破坏或丧失稳定；不产生过大 的沉降或不均匀沉降变形，以确保建筑物的正常使用。 在软弱地基上建造建筑物或构筑物，利用天然地基 不能满足设计要求，需对地基进行人工处理，以满足结 构对地基的要求。

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一、影响建筑物的地基的因素 强度及稳定性； 压缩与不均匀沉降； 地下水流失、潜蚀和管涌、液化； 失稳和震陷。局部地基处理：将局部软弱层或硬物尽可能挖除， 回填与天然土压缩性相近的材料，分层夯实；处理后的 地基应保证建筑物各部位沉降量趋