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卷积积分

\[ (f_1 * f_2)(t) := \int_{-\infty}^{+\infty} f_1(\tau)f_2(t-\tau) \mathrm{d}\tau \]

性质

  • 交换律 \(f_1 * f_2 = f_2 * f_1\)
  • 分配律 \(f_1 * (f_2 + f_3) = (f_1 * f_2) + (f_1 * f_3)\)
  • 结合律 \(f_1 * (f_2 * f_3) = (f_1 * f_2) * f_3\)
  • \(f * \delta = f\)

时移

微积分

\[ f^{(-1)}(t) := \int_{-\infty}^{t} f(\tau) \mathrm{d}\tau \]

\(f = f_1 * f_2\)

\[ f' = f_1' * f_2 = f_1 * f_2' \]

杜阿密尔积分

在 LTI 系统中,若激励为 \(f(t)\) 则零状态响应

\[ y_{zs}(t)=f(t)*h(t)=f'(t)*g(t) \]

图解法计算卷积

常用卷积

\(f_1\) \(f_2\) \(f_1*f_2\)
\(f(t)\) \(\varepsilon(t)\) \(\displaystyle\int_{-\infty}^{t} f(\tau) \mathrm{d}\tau\)
\(\varepsilon(t)\) \(\varepsilon(t)\) \(t\varepsilon(t)\)
\(t\varepsilon(t)\) \(\varepsilon(t)\) \(\dfrac{1}{2}t^2\varepsilon(t)\)
\(e^{-\alpha t}\varepsilon(t)\) \(\varepsilon(t)\) \(\dfrac{1}{\alpha}(1-e^{-\alpha t})\varepsilon(t)\)
\(e^{-\alpha t}\varepsilon(t)\) \(e^{-\alpha t}\varepsilon(t)\) \(te^{-\alpha t}\varepsilon(t)\)
\(te^{-\alpha t}\varepsilon(t)\) \(e^{-\alpha t}\varepsilon(t)\) \(\dfrac{1}{2}t^2e^{-\alpha t}\varepsilon(t)\)

两个门函数的卷积

常用的卷积,可以直接记下来。

示例图
示例图