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1、信号与系统课程习题与解答 第二章 习题(教材上册第二章p81-p87)2-1,2-42-10,2-122-15,2-172-21,2-23,2-24第二章 习题解答2-1 对下图所示电路图分别列写求电压的微分方程表示。 图(a):微分方程: 图(b):微分方程: 图(c)微分方程: 图(d)微分方程: 2-4 已知系统相应的其次方程及其对应的0+状态条件,求系统的零输入响应。 (1) ; 特征方程: 特征根: j j 零输入响应: 代入初始条件, (2) ; 特征方程: 特征根: 零输入响应: 代入初始条件, (3) 特征方程: 特征根: 零输入响应: 代入初始条件, 2-5 给定系统微分方程
2、、起始状态以及激励信号分别为以下三种情况: (1) (2) (3) 试判断在起始点是否发生跳变,据此对(1)(2)分别写出其r(0+)值,对(3)写出r(0+)和r(0+)值。解: (1) 由于方程右边没有冲激函数及其导数,所以在起始点没有跳变。 (2) ,即方程右边有冲激函数设: 则有: (3) 即方程右边含有 设: 则有: 2-6 给定系统微分方程若激励信号和起始状态为以下二种情况:(1) e(t)=u(t),r(0-)=1,r(0-)=2(2) e(t)=e-3tu(t),r(0-)=1,r(0-)=2试分别求它们的完全响应,并指出其零输入响应、零状态响应、自由响应、强迫响应各分量. 2
3、-7 电路如图所示,t=0以前开关位于“1”,已进入稳态,t=0时刻,S1和S2同时自“1”转至“2”,求输出电压v0(t)的完全响应,并指出其零输入、零状态、自由、强迫各响应分量(E和IS各为常量)。 题图2-7解:时刻,系统微分方程:零状态响应:零输入响应:完全响应: 2-8 电路如图所示,时,开关位于“1”且已达到稳定状态,时刻,开关自“1”转至“2”。(1) 试从物理概念判断i(0-),i(0-)和i(0+),i(0+);(2) 写出时间内描述系统的微分方程表示,求i(t)的完全响应;(3) 写出一个方程式,可在时间内描述系统,根据此式利用冲激函数匹配原理判断0-时刻和0+时刻状态的变
4、化,并与(1)的结果比较。解: (1)时刻, (2)时间内系统的微分方程: 全解: 代入初始条件 (3)在时间内,系统微分方程: ,其中2-9 求下列微分方程描述的系统冲激响应和阶跃响应(1) (2) (3) 解:(1)对应系统冲激响应h(t) 用冲激函数匹配法,设: 则有: 对应于系统的阶跃响应g(t) 则有: 设: (2) 对应系统冲激响应h(t): (3) 2-10 一因果性的LTI系统,其输入、输出用下列微分积分方程表示: 其中,求该系统的单位冲激。解: ,代入 用算子表示为: 2-12 有一系统对激励为时的完全响应为,对激励为时的完全响应为. (1) 求该系统的零输入响应; (2)
5、系统的起始状态保持不变,求其对于及激励为的完全响应。 解:(1)由题知: 用算子表示为: 即: 系统的零输入响应为(2) 2-13 求下列各函数与的卷积* (1) (2) (3) (4) (5) 解:(1)(2)(3) (4)(5) 2-14 求下列两组卷积,并注意相互间的区别 (1),求 (2) ,求解:(1) s(t)波形如图:t2101s(t) (2) s(t)波形如图: t2101s(t)342-15 已知,画出下列各卷积波形 (1) (2) (3) (4) (1) (2) (3) (4) 2-17 已知某一LTI系统对输入激励的零状态响应 求该系统的单位冲激响应。解:设系统的单位冲激
6、响应h(t) 则: 由题意有: 2-18 某LTI系统,输入信号,在该输入下的响应为,即,又已知 求该系统的单位冲激响应为。解:对于LTI系统,若激励e(t)对应于响应r(t)=He(t),则激励对应于响应 由题有: 2-19 对题图所示的各组函数,用图解的方法粗略画出与卷积的波形,并计算卷积积分。解:图(a) 波形如图:-5-3-10135120t1012图(b) 0-12t图(c):t0= 2-20 题图所示系统是由几个“子系统”组成,各子系统的冲激响应分别为: (积分器) (单位延时) (倒相器)试求总的系统的冲激响应。解: 2-21 已知系统的冲激响应(1) (1) 若激励信号为 式中为常数,试决定响应。(2) (2) 若激励信号表示为 式中为任意t函数,若要求系统在t2的响应为零,试确定值应等于多少解:(1) 当时, 当时, (2) 由题意有,当时, 2-23 化简下列两式: (1) ; 令 则: (2) 。 令 ) 2-27 试求下列各值,设系统起始状态为零:(1) (2) (3) 解:(1)(2)(3)