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多项式形式-考研信号与系统复习大全

时间:2026-01-23 18:44:24
多项式形式-考研信号与系统复习大全
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在信号与系统中,部分分式展开法是求解拉普拉斯变换逆变换的重要方法,尤其适用于分母为多项式形式的情况。部分分式展开法的核心思想:将复杂的拉普拉斯变换式分解为一系列简单分式之和,每个分式对应易于求逆变换的形式。例如,对于形如 $F(s)=frac{N(s)}{D(s)}$ 的变换式,若分母 $D(s)$ 可因式分解,则可将其展开为多个简单分式的线性组合。多项式形式的处理步骤:因式分解:将分母多项式分解为简单因子的乘积,如 $(s+a)^n$、$(s^2+bs+c)^m$ 等。例如,$D(s)=(s+1)(s^2+2s+2)$ 可分解为一次因子和二次因子的乘积。确定部分分式形式:根据因式分解结果,为每个因子分配对应的部分分式形式。例如:对于一次因子 $(s+a)$,部分分式为 $frac{K}{s+a}$;对于二次因子 $(s^2+bs+c)$,部分分式为 $frac{K_1s+K_2}{s^2+bs+c}$。求解系数:通过比较变换式两侧在特定点(如因子的零点)的值或导数,建立方程组求解未知系数。例如,对于 $F(s)=frac{2s+1}{(s+1)(s^2+2s+2)}$,可设其展开式为 $frac{K}{s+1}+frac{K_1s+K_2}{s^2+2s+2}$,然后通过代入 $s=-1$ 或比较系数求解 $K$、$K_1$、$K_2$。求和与逆变换:将所有部分分式相加,得到展开后的形式,再分别对每个简单分式求逆变换。例如,$frac{K}{s+a}$ 的逆变换为 $Ke^{-at}u(t)$,$frac{K_1s+K_2}{s^2+bs+c}$ 的逆变换需结合二次因子的根(实根或复根)进一步分解求解。实用技巧:熟悉常见形式:掌握典型多项式的因式分解和部分分式展开模式,如 $(s+a)^n$ 对应 $n$ 个分式 $frac{K_i}{(s+a)^i}$,可加速解题。代数运算技巧:在求解系数时,灵活运用代入特定值、比较系数或求导等方法简化计算。例如,对于重根情况,需通过求导消除分母的高次幂。耐心与细心:部分分式展开涉及多步代数运算,需仔细检查每一步的符号和系数,避免因粗心导致错误。多练习:通过大量练习巩固因式分解、系数求解和逆变换的步骤,提升对复杂变换式的处理能力。注意事项:分母多项式的根:若分母有重根或共轭复根,部分分式的形式会相应变化。例如,重根 $(s+a)^2$ 需展开为 $frac{K_1}{s+a}+frac{K_2}{(s+a)^2}$;共轭复根 $s^2+bs+c$(判别式 $Delta0$)需保留二次形式,逆变换时转换为正弦或余弦函数。分子次数限制:若分子 $N(s)$ 的次数高于或等于分母 $D(s)$,需先进行多项式除法,将 $F(s)$ 分解为多项式与真分式之和,再对真分式部分展开。总结:部分分式展开法通过分解复杂变换式为简单分式,为拉普拉斯逆变换提供了系统化的求解路径。掌握因式分解、系数求解和逆变换的对应关系,结合练习提升运算熟练度,可高效应对考研中此类题型。
时间:2026-01-23 18:44:28
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