已知X(z)=(2-0.5z∧(-1))/((1+z∧(-1))(1-2z∧(-1))),求不同收敛域时对应的x[k]
时间: 2023-09-15 10:05:27 浏览: 212
ANSYS计算的收敛问题
### 回答1:
根据题目中给出的 X(z) 的表达式,我们可以将其分解为两个部分:
X(z) = (2 - 0.5z^(-1)) / ((1 - z^(-1))(1 - 2z^(-1)))
我们可以使用部分分式分解的方法将其拆分为两个分式:
X(z) = A / (1 - z^(-1)) + B / (1 - 2z^(-1))
其中 A 和 B 是待求系数。将 X(z) 乘以分母,得到:
(2 - 0.5z^(-1)) = A(1 - 2z^(-1)) + B(1 - z^(-1))(1 - 2z^(-1))
将 z 取 2,得到:
1 = A
将 z 取 1/2,得到:
-1 = -0.5A + B
解得:
A = 1
B = -0.5
因此,X(z) 可以表示为:
X(z) = 1 / (1 - z^(-1)) - 0.5 / (1 - 2z^(-1))
根据 Z 变换的性质,我们可以将 X(z) 表示为时域序列 x[k] 的 Z 变换:
X(z) = ∑(k=0,∞) x[k] z^(-k)
将 X(z) 的表达式代入,得到:
1 / (1 - z^(-1)) - 0.5 / (1 - 2z^(-1)) = ∑(k=0,∞) x[k] z^(-k)
移项,得到:
x[k] = 1 - 0.5 * 2^(-k)
因此,当收敛域为 |z| > 2 时,x[k] = 1;当收敛域为 1 < |z| < 2 时,x[k] = 1 - 0.5 * 2^(-k)。
### 回答2:
首先,我们需要将X(z)展开为部分分式的形式。根据给定的X(z)表达式,可以得出分母的两个因子为 (1-2z^(-1)) 和 (1-z^(-1)),因此我们可以将X(z)表示为以下部分分式形式:
X(z) = A/(1-2z^(-1)) + B/(1-z^(-1))
其中A和B是待定常数。
通过通分的方式,我们可以得到:
X(z) = (A(1-z^(-1)) + B(1-2z^(-1))) / ((1-2z^(-1))(1-z^(-1)))
将分子展开并合并同类项,得到:
X(z) = (A - Az^(-1) + B - 2Bz^(-1))/(1-2z^(-1))(1-z^(-1))
将X(z)与原始给定的X(z)进行对比,可以得到两个方程:
A - B = 2-0.5z^(-1)
-A - 2B = 0
解以上方程,得到A = 4/3,B = -2/3。
将A和B的值代入部分分式表达式中,得到:
X(z) = 4/3/(1-2z^(-1)) - 2/3/(1-z^(-1))
现在我们可以根据部分分式的形式,进行逆Z变换,得到对应的x[k]序列。
X(z) = 4/3/(1-2z^(-1)) - 2/3/(1-z^(-1))
通过Z变换表格可知,对于 (1-aq^(-1))^(-1),其逆Z变换为 a^k。
因此,我们得到:
x[k] = (4/3)(2^k) - (2/3)(1^k)
x[k] = (4/3)(2^k) - (2/3)
以上即为根据不同收敛域所对应的x[k]序列的求解过程及结果。
### 回答3:
根据给出的Z变换 X(z) 的表达式:
X(z) = (2 - 0.5z^(-1)) / ((1- z^(-1))(1 - 2z^(-1)))
首先,我们观察分母的特征方程 (1- z^(-1))(1 - 2z^(-1)):
1- z^(-1) = 0
z^(-1) = 1
z = 1
1 - 2z^(-1) = 0
z^(-1) = 1/2
z = 2
因此,对于此分式的部分,我们可以确定两个极点 (z = 1, z = 2)。
由于极点只能出现在单位圆外,所以我们可以得出两种情况。
1. 当收敛域为 |z| < 1 时 (即不包括 z = 1 和 z = 2),我们可以使用部分分式法来展开 X(z) 为 x[k] 的形式。
X(z) = A1 / (1-z^(-1)) + A2 / (1-2z^(-1))
我们可以得到:
A1 = lim(z->1) (z - 1) X(z)|z=1
= lim(z->1) (z - 1) [(2 - 0.5z^(-1))/((1- z^(-1))(1 - 2z^(-1)))]
= (2 - 0.5) / ((1-1)(1 - 2))
= 1.5
A2 = lim(z->2) (z - 2) X(z)|z=2
= lim(z->2) (z - 2) [(2 - 0.5z^(-1))/((1- z^(-1))(1 - 2z^(-1)))]
= (2 - 0.5*2^(-1)) / ((1-2^(-1))(1 - 2*2^(-1)))
= 1.333
因此,我们可以得到:
X(z) = 1.5 / (1-z^(-1)) + 1.333 / (1-2z^(-1))
通过部分分式的逆变换,我们可以得到相应的 x[k]:
x[k] = 1.5u[k] + 1.333 * (2^k) u[k]
其中,u[k] 是单位阶跃函数,当 k ≥ 0 时,u[k] = 1,否则等于 0。
2. 当收敛域为 |z| > 1 时 (即包括 z = 1 和 z = 2),X(z) 无法通过部分分式法展开为 x[k] 的形式。在这种情况下,我们无法确定对应的 x[k]。
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