信号与系统-2-卷积的运算性质
卷积的运算性质
卷积代数
卷积代数的运算性质与代数运算类似
- 交换律:两函数在卷积积分中的次序可交换 f 1 ( t ) ∗ f 2 ( t ) = f 2 ( t ) ∗ f 1 ( t ) f_1(t)*f_2(t)=f_2(t)*f_1(t) f1(t)∗f2(t)=f2(t)∗f1(t)
- 分配律:并联系统的冲激响应等于组成并联系统的各子系统冲激响应之和 f 1 ( t ) ∗ [ f 2 ( t ) + f 3 ( t ) ] = f 1 ( t ) ∗ f 2 ( t ) + f 1 ( t ) ∗ f 3 ( t ) f_1(t)*[f_2(t)+f_3(t)]=f_1(t)*f_2(t)+f_1(t)*f_3(t) f1(t)∗[f2(t)+f3(t)]=f1(t)∗f2(t)+f1(t)∗f3(t)
- 结合律:串联系统的冲激响应等于组成串联系统的各子系统冲激响应的卷积 [ f 1 ( t ) ∗ f 2 ( t ) ] ∗ f 3 ( t ) = f 1 ( t ) ∗ [ f 2 ( t ) ∗ f 3 ( t ) ] [f_1(t)*f_2(t)]*f_3(t)=f_1(t)*[f_2(t)*f_3(t)] [f1(t)∗f2(t)]∗f3(t)=f1(t)∗[f2(t)∗f3(t)]
卷积的微积分
卷积的微积分与代数运算大不相同
- 两个函数卷积后的导数等于其中一个函数的导数与另一函数的卷积 d d t [ f 1 ( t ) ∗ f 2 ( t ) ] = f 1 ( t ) ∗ d f 2 ( t ) d t = d f 1 ( t ) d t ∗ f 2 ( t ) \begin{aligned}\dfrac{d}{dt}[f_1(t)*f_2(t)]&=f_1(t)*\dfrac{df_2(t)}{dt}\\&=\dfrac{df_1(t)}{dt}*f_2(t)\end{aligned} dtd[f1(t)∗f2(t)]=f1(t)∗dtdf2(t)=dtdf1(t)∗f2(t)
- 两函数卷积后的积分等于其中一个函数之积分与另一函数之卷积 ∫ − ∞ t [ f 1 ( λ ) ∗ f 2 ( λ ) ] d λ = f 1 ( t ) ∗ ∫ − ∞ t f 2 ( λ ) d λ = f 2 ( t ) ∗ ∫ − ∞ t f 1 ( λ ) d λ \begin{aligned} \int_{-\infty}^t[f_1(\lambda)*f_2(\lambda)]d\lambda &=f_1(t)*\int_{-\infty}^tf_2(\lambda)d\lambda \\&=f_2(t)*\int_{-\infty}^tf_1(\lambda)d\lambda\end{aligned} ∫−∞t[f1(λ)∗f2(λ)]dλ=f1(t)∗∫−∞tf2(λ)dλ=f2(t)∗∫−∞tf1(λ)dλ
与冲激函数或阶跃函数的卷积
-
函数 f ( t ) f(t) f(t)与单位冲激函数 δ ( t ) \delta(t) δ(t)卷积的结果仍然是函数 f ( t ) f(t) f(t)本身 f ( t ) ∗ δ ( t ) = f ( t ) f(t)*\delta(t)=f(t) f(t)∗δ(t)=f(t) p r o o f : proof: proof: f ( t ) ∗ δ ( t ) = ∫ − ∞ + ∞ δ ( τ ) ⋅ f ( t − τ ) d τ = f ( t ) f(t)*\delta(t)=\int_{-\infty}^{+\infty}\delta(\tau)\cdot f(t-\tau)d\tau=f(t) f(t)∗δ(t)=∫−∞+∞δ(τ)⋅f(t−τ)dτ=f(t)
-
函数 f ( t ) f(t) f(t)与延迟的单位冲激函数 δ ( t − t 0 ) \delta(t-t_0) δ(t−t0)卷积的结果,相当于把函数 f ( t ) f(t) f(t)延时 t 0 t_0 t0 f ( t ) ∗ δ ( t − t 0 ) = f ( t 0 ) f(t)*\delta(t-t_0)=f(t_0) f(t)∗δ(t−t0)=f(t0)
其他结论
-
f
(
t
)
∗
δ
′
(
t
)
=
f
′
(
t
)
f(t)*\delta'(t)=f'(t)
f(t)∗δ′(t)=f′(t)
p r o o f : proof: proof: f ( t ) ∗ δ ′ ( t ) = ∫ − ∞ + ∞ δ ′ ( t ) f ( t − τ ) d τ = ∫ − ∞ + ∞ f ( t − τ ) d δ ( τ ) = 0 − ∫ − ∞ + ∞ δ ( τ ) d [ f ( t − τ ) ] = ∫ − ∞ + ∞ δ ( τ ) f ′ ( t − τ ) d τ = f ′ ( t ) \begin{aligned}f(t)*\delta'(t)&=\int _{-\infty}^{+\infty}\delta'(t)f(t-\tau)d\tau\\&=\int_{-\infty}^{+\infty}f(t-\tau)d\delta(\tau) \\&=0-\int_{-\infty}^{+\infty}\delta(\tau)d[f(t-\tau)] \\&=\int_{-\infty}^{+\infty}\delta(\tau)f'(t-\tau)d\tau \\&=f'(t) \end{aligned} f(t)∗δ′(t)=∫−∞+∞δ′(t)f(t−τ)dτ=∫−∞+∞f(t−τ)dδ(τ)=0−∫−∞+∞δ(τ)d[f(t−τ)]=∫−∞+∞δ(τ)f′(t−τ)dτ=f′(t) -
f
(
t
)
∗
u
(
t
)
=
∫
−
∞
t
f
(
τ
)
d
τ
f(t)*u(t)=\int_{-\infty}^tf(\tau)d\tau
f(t)∗u(t)=∫−∞tf(τ)dτ
p r o o f : proof: proof: f ( t ) ∗ u ( t ) = ∫ − ∞ + ∞ f ( τ ) ⋅ u ( t − τ ) d τ = ∫ − ∞ t f ( τ ) d τ \begin{aligned}f(t)*u(t)&=\int_{-\infty}^{+\infty}f(\tau)\cdot u(t-\tau)d\tau \\&=\int_{-\infty}^tf(\tau)d\tau \end{aligned} f(t)∗u(t)=∫−∞+∞f(τ)⋅u(t−τ)dτ=∫−∞tf(τ)dτ
【推荐】国内首个AI IDE,深度理解中文开发场景,立即下载体验Trae
【推荐】编程新体验,更懂你的AI,立即体验豆包MarsCode编程助手
【推荐】抖音旗下AI助手豆包,你的智能百科全书,全免费不限次数
【推荐】轻量又高性能的 SSH 工具 IShell:AI 加持,快人一步
· winform 绘制太阳,地球,月球 运作规律
· AI与.NET技术实操系列(五):向量存储与相似性搜索在 .NET 中的实现
· 超详细:普通电脑也行Windows部署deepseek R1训练数据并当服务器共享给他人
· 【硬核科普】Trae如何「偷看」你的代码?零基础破解AI编程运行原理
· 上周热点回顾(3.3-3.9)