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数学
题目

证明序列傅里叶变换的下列性质: (1)x*(n)→X*(e^-jω) (2)x*(-n)→X*(e^jω) (3)Re[x(n)]→Xe(e^jω)

证明序列傅里叶变换的下列性质:
(1)x*(n)→X*(e^-jω)
(2)x*(-n)→X*(e^jω)
(3)Re[x(n)]→Xe(e^jω)

题目解答

答案

解法1:
解法2:

两式相减得,

③式左边的傅里叶反变换为
xr(n)-jxi(n)=x*(n)
所以
x*(n)→X*(e-jω)$解法1:
解法2:因为
DTFTEx*(-n)]=DTFT[xe(n)-x0(n)]
=DTFT[xe(n)]-DTFT[xo(n)]
=Re[X*(ejω)]-jIm[X(ejω)]=X*(ejω)$


=Xe(ejω)

解析

考查要点:本题主要考查序列傅里叶变换(DTFT)的共轭对称性、反转性质以及实部变换的性质。
解题核心思路:

  1. 共轭性质:对序列取共轭后,其傅里叶变换与原变换共轭,并改变频率指数符号。
  2. 反转性质:序列反转后,傅里叶变换的频率指数符号改变。
  3. 实部分解:将复数序列分解为共轭对称部分,利用线性性质求解。
    破题关键:
  • 灵活运用DTFT定义式,通过变量替换、共轭操作推导。
  • 注意运算顺序(共轭与反转的组合操作)。

第(1)题

目标:证明 $x^*(n) \xrightarrow{\text{DTFT}} X^*(e^{-j\omega})$

根据DTFT定义

$\text{DTFT}[x^*(n)] = \sum_{n=-\infty}^\infty x^*(n) e^{-j\omega n}$

取共轭并交换求和与共轭

$= \left[ \sum_{n=-\infty}^\infty x(n) e^{j\omega n} \right]^* = X^*(e^{j\omega})$

改写频率变量

令 $\omega' = -\omega$,则 $X^*(e^{j\omega}) = X^*(e^{-j(-\omega)}) = X^*(e^{-j\omega})$,得证。

第(2)题

目标:证明 $x^*(-n) \xrightarrow{\text{DTFT}} X^*(e^{j\omega})$

变量替换

令 $m = -n$,则
$\text{DTFT}[x^*(-n)] = \sum_{m=-\infty}^\infty x^*(m) e^{j\omega m}$

应用第(1)题结论

由第(1)题知 $\text{DTFT}[x^*(m)] = X^*(e^{-j\omega})$,此处指数为 $e^{j\omega m}$,故结果为 $X^*(e^{j\omega})$,得证。

第(3)题

目标:证明 $\text{Re}[x(n)] \xrightarrow{\text{DTFT}} X_e(e^{j\omega})$

分解实部

$\text{Re}[x(n)] = \frac{x(n) + x^*(n)}{2}$

线性性质

$\text{DTFT}[\text{Re}[x(n)]] = \frac{1}{2} \left[ X(e^{j\omega}) + \text{DTFT}[x^*(n)] \right]$

代入第(1)题结果

$= \frac{1}{2} \left[ X(e^{j\omega}) + X^*(e^{-j\omega}) \right]$

共轭对称性

根据共轭对称部分定义 $X_e(e^{j\omega}) = \frac{1}{2} \left[ X(e^{j\omega}) + X^*(e^{-j\omega}) \right]$,得证。

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