Fourier 变换
基本概念
若函数 f(t) 在 (−∞,∞) 上满足条件:
- f(t) 在任一有限区间满足 Dirichlet 条件.
- f(t) 在 (−∞,∞) 上绝对可积.
则:
F(ω)=∫−∞+∞f(t)e−jωtdt
f(t)=2π1∫−∞+∞F(ω)ejωtdω
其中, F(ω) 称为 f(t) 的 Fourier 变换, 记为 F(ω)=F[f(t)], 逆变换记为 f(t)=F−1[F(ω)].
常见公式
F[1]=2πδ(ω)F[δ(t)]=1F[cosω0t]=π[δ(ω+ω0)+δ(ω−ω0)]F[sinω0t]=πj[δ(ω+ω0)−δ(ω−ω0)]
性质
线性性质
F[αf1(t)+βf2(t)]=αF1(ω)+βF2(ω)
F−1[αF1(ω)+βF2(ω)]=αf1(t)+βf2(t)
位移性质
F[f(t±t0)]=F(ω)e±jω0t
F−1[F(ω±ω0)]=f(t)e∓jω0t
卷积性质
F[f1(t)∗f2(t)]=F1(ω)⋅F2(ω)
F[f1(t)⋅f2(t)]=2π1F1(ω)∗F2(ω)
Parsevel 等式
∫−∞+∞[f(t)]2dt=2π1∫−∞+∞[F(ω)]2dω
Laplace 变换
基本概念
设 f(t) 在 t≥0 上有定义, 且积分 ∫0+∞f(t)e−stdt (s 是复参数) 关于某一范围内的 s 收敛, 则由这个积分确定的函数
F(s)=∫0+∞f(t)e−stdt
称为 f(t) 的 Laplace 变换, 记为 F(s)=L[f(t)], 逆变换记为 f(t)=L−1[F(s)].
常见公式
L[1]=s1L[ekt]=s−k1L[cosωt]=s2+ω2sL[sinωt]=s2+ω2ω
性质
线性性质
L[αf1(t)+βf2(t)]=αF1(s)+βF2(s)
L−1[αF1(s)+βF2(s)]=αf1(t)+βf2(t)
微分性质
L[f′(t)]=sF(s)−f(0)
L[f(n)(t)]=snF(s)−sn−1f(0)−sn−2f′(0)−⋯−f(n−1)(0)
F′(s)=−L[tf(t)]
F(n)(s)=(−1)nL[tnf(t)]
积分性质
L[∫0tf(t)dt]=s1F(s)
L[∫0tdt∫0tdt⋯∫0tf(t)dt]=sn1F(s)
∫s+∞F(u)du=L[tf(t)]
L[tnf(t)]=∫s+∞ds∫s+∞ds⋯∫s+∞F(s)ds
位移性质
L[eatf(t)]=F(s−a)
卷积性质
L[f1(t)∗f2(t)]=F1(s)⋅F2(s)
L−1[F1(s)⋅F2(s)]=f1(t)∗f2(t)
逆变换
若 s1,s2,⋯,sn 是函数 F(s) 的所有孤立奇点(有限个), 除这些奇点外处处解析, 则
f(t)=k=1∑nRes[F(s)est,sk]
即 f(t) 是 F(s)est 的所有留数之和.
Z 变换
基本概念
设 x(n) 是无限序列, 则和式
X(z)=n=−∞∑+∞x(n)z−n
是序列 x(n) 的 Z 变换, 记为 x(z)=Z[x(n)], 其逆变换为
x(n)=2πj1∮CX(z)zn−1dz
记为 x(n)=Z−1[X(z)].
常见公式
Z[u(n)]=z−1zZ[αnu(n)]=z−αzZ[nu(n)]=(z−1)2zZ[nαnu(n)]=(z−α)2αzZ[sinαn⋅u(n)]=z2−2zcosα+1zsinαZ[cosαn⋅u(n)]=z2−2zcosα+1z2−zcosαZ[n!1]=ez1,∣z∣>1,∣z∣>∣α∣,∣z∣>1,∣z∣>1,∣z∣>1,∣z∣>1,∣z∣=0
性质
线性性质
Z[αx1(n)+βx2(n)]=αZ[x1(n)]+βZ[x2(n)]
位移性质
Z[x(n±m)]=z±mZ[x(n)]
微分性质
Z[nx(n)]=−zX′(z)
相似性质
Z[αnx(n)]=X(αz)
卷积性质
Z[x1(n)∗x2(n)]=X1(z)⋅X2(z)