《数字信号处理》学习10-长除法(幂级数展开法)计算z 逆变换

之前学习了使用围线积分法(留数法)和部分分式展开法计算z逆变换,

《数字信号处理》学习08-围线积分法(留数法)计算z 逆变换-CSDN博客

《数字信号处理》学习09-部分分式展开法计算z 逆变换-CSDN博客

接下来我继续学习第三种计算z逆变换的方法:幂级数展开法(长除法)。

目录

1,长除法(幂级数展开法)的相关概念

2,多项式除法的运算

3,使用长除法计算z逆变换(结合一道习题)


1,长除法(幂级数展开法)的相关概念

根据z变换的定义:

是关于的幂级数。

将上式幂级数展开:

可以看到,在z 复变量之前的系数就是需要求的原序列

长除法 :一般情况下,是一个有理分式,分子分母都是z的多项式,可以直接用分子多项式除以分母多项式,先得到幂级数展开式,再得到所求的原序列

2,多项式除法的运算

看到长除法运算概念的我想起以前学过的与之类似的**多项式除法。**多项式的相关运算如下 👇

,求 多项式 A。

// 一个因数等于积除以另外一个因数。

// 列除法竖式。需要注意的是, 项的次数必须要完整,例如,中间少了以一次项 ,需要补上,即最终的被除数需要写成:

// 第①步,被除数最高次的项 除以除数最高次的项 ,得到商的第一个项 (退一位写)

// 除数乘商,得到新的被除数: (顶格写)

//旧的被除数减去新的被除数 ,得余数 ,余数再加上下一个项,得到新的被除数

// 第②步, 将新的被除数的最高次项 除以除数 的最高次项 ,得到商的第二项

// 商乘除数得到新的被除数

// 接着用旧的被除数减去新的被除数,得到余数,,余数再加上下一个项,得到新的被除数

// 第③步,新的被除数的最高次项 除以除数的最高此项 ,得到商的第三项

// 商乘除数得到新的被除数,旧的被除数减去新的被除数得到余数0。当被除数的最高次项次数小于等于除数的最高次项次数时,多项式除法结束计算。

所以多项式

3,使用长除法计算z逆变换(结合一道习题)

z变换的收敛域是极其需要关注的一个点,因为不同序列的z变换可能相同,而唯一能够区分这些序列的关键点就是它们不同的z变换收敛域。

对于长除法来说,也必须要考虑收敛域的范围,才能唯一地确定原序列

z逆变换中的长除法和多项式除法的运算基本一样,唯一不同就是在z逆变换中需要考虑到收敛域,即需要判断序列是左边序列还是右边序列。

当z变换的收敛域为时,原序列为右边序列,被除数和除数(即分子和分母中的多项式)排列顺序不变。例如:

,在使用长除法时,列出来的除法竖式如下:

当z变换的收敛域为时,原序列为左边序列,被除数和除数(即分子和分母中的多项式)排列顺序需要倒过来。

例如:

,在使用长除法时,列出来的除法竖式如下:

习题1:

使用长除法计算z逆变换,求象函数的原序列

解:

// 先将式子中z变量的指数变成正数,分子分母同时乘,式子大小不变,题目式子变为如下:

化简

∵ 该z变换的收敛域为 ,右边序列,且为因果序列,因此分子分母顺序不变

// 值得注意的是,右边序列全称为右边无限长序列,因此,进行长除法时很难写成闭合的形式。

∴ // 列出除法竖式(与上面讲过的多项式除法类似的运算过程,这里不再赘诉):

∵ 通过列竖式可得

// z复变量前的系数就是

// 通过观察并找规律,可以看到,原序列是以公比为 的等比数列求和:

学习了长除法计算z逆变换的相关知识之后,现在我已经知道了三种计算z逆变换的方法。

整体而言,我还是比较喜欢用留数法计算z逆变换(只要自己用得方便就行)。

有问题请在评论区留言或者是私信我,回复时间不超过一天。

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