Math Problem Statement
给出完整的解题答案
Solution
解题步骤:
题目要求通过 求原序列 并确定其收敛域。
已知:
1. 将分母展开成部分分式
我们对 进行部分分式分解:
求解 和 :
分子合并:
将 的系数分别整理: 0 = -A - \frac{1}{2}B \quad \text{(z^{-1}项)}
从方程组求 和 :
解得:
所以部分分式分解为:
2. 通过 Z 逆变换求
利用 Z 变换的性质: [ \frac{1}{1 - az^{-1}} \xleftrightarrow[]{\text{Z逆变换}} a^n u[n] ]
因此: [ \frac{\frac{2}{3}}{1 - \frac{1}{2}z^{-1}} \xrightarrow[]{\text{Z逆变换}} \frac{2}{3}\left(\frac{1}{2}\right)^n u[n] ] [ \frac{\frac{1}{3}}{1 - z^{-1}} \xrightarrow[]{\text{Z逆变换}} \frac{1}{3} u[n] ]
将两部分相加,得到: [ x[n] = \frac{2}{3} \left(\frac{1}{2}\right)^n u[n] + \frac{1}{3} u[n] ]
或者: [ x[n] = \left(\frac{2}{3} \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^n + \frac{1}{3}\right) u[n] ]
3. 收敛域
根据 Z 变换的收敛域规则:
- 的收敛域是 。
- 本题中两个因子分别对应 和 。
因此综合收敛域为:
最终答案:
- 原序列: [ x[n] = \left(\frac{2}{3} \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^n + \frac{1}{3}\right) u[n] ]
- 收敛域:
请问需要进一步详细解释,还是有其他疑问?
以下是一些相关问题供参考:
- 如何判断 Z 变换的收敛域?
- 为什么部分分式分解适用于这种问题?
- Z 变换中 的作用是什么?
- 如果收敛域变化,对结果会有什么影响?
- 是否可以直接通过系统函数的极点求原序列?
一个提示:部分分式分解法在处理分母是多个线性因子的 Z 变换时非常高效,建议熟练掌握!
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Math Problem Analysis
Mathematical Concepts
Z-transform
Partial Fraction Decomposition
Inverse Z-transform
Causality
Region of Convergence
Formulas
Z-transform: X(z) = Σ x[n]z^(-n)
Partial Fraction Decomposition: 1/[(1 - az^(-1))(1 - bz^(-1))] = A/(1 - az^(-1)) + B/(1 - bz^(-1))
Inverse Z-transform: 1/(1 - az^(-1)) ↔ a^n u[n]
Theorems
Linearity of Z-transform
Region of Convergence (ROC) determines stability
Suitable Grade Level
Undergraduate (Engineering/Mathematics)
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