- •Глава 5. Производящие функции и z-преобразование
- •5.1 . Производящая функция последовательности. Связь с рекуррентным уравнением
- •3) Если воспользоваться известным разложением в степенной ряд (ряд Ньютона )
- •Связь с производящей функцией
- •Основные свойства (теоремы) z-преобразования
- •Дифференцирование изображения. Если f ( n ) f ( z ), то
- •(Решетчатых функций)
- •Операционный подход к решению линейного рекуррентного уравнения с постоянными коэффициентами
- •Примеры задач с решениями
- •Представляем элементарные дроби в виде сумм геометрических прогрессий
- •Подставив в f (n) формулы Эйлера и Муавра для комплексных чисел и их степеней
- •Используя результаты пункта a, получаем
- •Далее, учитывая равенство , представим f (z) в виде двух слагаемых
Используя результаты пункта a, получаем
Таким образом, после элементарных преобразований окончательно имеем формулу 4 таблицы Z-изображений
.
в) Запишем заданные последовательности в виде
.
Из теоремы о дифференцировании изображения имеем
и, как следствие,
что соответствует формулам 8, 9 таблицы Z-изображений.
г) Представим заданную последовательность в виде
,
т.е.
, .
Воспользуемся результатом пункта б) и теоремой о смещении изображения. В результате получим
или, введя обозначение , после элементарных преобразований будем иметь
.
Так как для рассматриваемой начальной функции , то с учетом последнего искомое Z-изображение имеет вид
,
совпадающий с формулой 14 таблицы изображений.
Заметим, что в процессе решения задачи получена также формула 12 таблицы Z-изображений.
Пример 5.3. Решить с помощью аппарата Z-преобразования
(операционного подхода) рекуррентные уравнения с известными начальными условиями:
a)
б)
a) Записываем в соответствии с (5.17) и формулой 3 таблицы Z-изображений группу Z-преобразований
и подставляем их в исходное рекуррентное уравнение. В результате сначала получаем изображающее уравнение (5.15)
в котором второй сомножитель левой части равенства есть не что иное, как характеристический многочлен (5.16), а затем и аналитический вид (5.19) Z-изображения искомой последовательности
Выполняем разложение F (z) на сумму элементарных дробей. В данном случае оно представляется следующим образом:
С помощью формулы 3 таблицы Z-изображений определяем оригиналы каждого из трех слагаемых в F (z)
и, как следствие, записываем в виде суммы (5.21) конечный аналитический вид искомой последовательности (решения рекуррентного уравнения)
б) Так как в данном случае правая часть g (n) = 0, т.е. исходное уравнение является однородным, то G (z) = Z {g (n)} = 0. Записав в соответствии с (5.17) группу Z-изображений
и подставив их в исходное рекуррентное уравнение, получим изображающее уравнение
и выражение для Z-изображения искомой последовательности
Здесь нет необходимости разложения на сумму элементарных дробей. Проще при восстановлении оригинала воспользоваться формулами 4, 5 таблицы изображений. Для этого сначала запишем знаменатель в виде