题目
3-6 试求下列连续时间LTI系统的零输入响应。(1)y''(t)+5y'(t)+4y(t)=2x'(t)+5x(t);y(0^-)=1,y'(0^-)=5;(2)y''(t)+4y'(t)+4y(t)=3x'(t)+2x(t);y(0^-)=-2,y'(0^-)=3;(3)y''(t)+4y'(t)+8y(t)=3x'(t)+x(t);y(0^-)=5,y'(0^-)=2;(4)y'''(t)+3y''(t)+2y'(t)=x'(t)+4x(t);y(0^-)=1,y'(0^-)=0,y''(0^-)=1
3-6 试求下列连续时间LTI系统的零输入响应。
(1)$y''(t)+5y'(t)+4y(t)=2x'(t)+5x(t);y(0^{-})=1,y'(0^{-})=5$;
(2)$y''(t)+4y'(t)+4y(t)=3x'(t)+2x(t);y(0^{-})=-2,y'(0^{-})=3$;
(3)$y''(t)+4y'(t)+8y(t)=3x'(t)+x(t);y(0^{-})=5,y'(0^{-})=2$;
(4)$y'''(t)+3y''(t)+2y'(t)=x'(t)+4x(t);y(0^{-})=1,y'(0^{-})=0,y''(0^{-})=1$
题目解答
答案
1. **特征方程**:$\lambda^2 + 5\lambda + 4 = 0$,解得$\lambda_1 = -1$,$\lambda_2 = -4$。
**通解**:$y_n(t) = C_1e^{-t} + C_2e^{-4t}$。
**初始条件**:$C_1 + C_2 = 1$,$-C_1 - 4C_2 = 5$。
**解**:$C_1 = 3$,$C_2 = -2$。
**答案**:$3e^{-t} - 2e^{-4t}$,$t \geq 0^-$。
2. **特征方程**:$\lambda^2 + 4\lambda + 4 = 0$,解得$\lambda_1 = \lambda_2 = -2$。
**通解**:$y_n(t) = (C_1 + C_2t)e^{-2t}$。
**初始条件**:$C_1 = -2$,$-2C_1 + C_2 = 3$。
**解**:$C_1 = -2$,$C_2 = -1$。
**答案**:$-(2 + t)e^{-2t}$,$t \geq 0^-$。
3. **特征方程**:$\lambda^2 + 4\lambda + 8 = 0$,解得$\lambda = -2 \pm 2j$。
**通解**:$y_n(t) = e^{-2t}(C_1\cos 2t + C_2\sin 2t)$。
**初始条件**:$C_1 = 5$,$-2C_1 + 2C_2 = 2$。
**解**:$C_1 = 5$,$C_2 = 6$。
**答案**:$[5\cos 2t + 6\sin 2t]e^{-2t}$,$t \geq 0$。
4. **特征方程**:$\lambda^3 + 3\lambda^2 + 2\lambda = 0$,解得$\lambda_1 = 0$,$\lambda_2 = -1$,$\lambda_3 = -2$。
**通解**:$y_n(t) = C_1 + C_2e^{-t} + C_3e^{-2t}$。
**初始条件**:$C_1 + C_2 + C_3 = 1$,$-C_2 - 2C_3 = 0$,$C_2 + 4C_3 = 1$。
**解**:$C_1 = \frac{3}{2}$,$C_2 = -1$,$C_3 = \frac{1}{2}$。
**答案**:$\frac{3}{2} - e^{-t} + \frac{1}{2}e^{-2t}$,$t \geq 0^-$。
\[
\boxed{
\begin{array}{ll}
1. & 3e^{-t} - 2e^{-4t}, \quad t \geq 0^- \\
2. & -(2 + t)e^{-2t}, \quad t \geq 0^- \\
3. & [5\cos 2t + 6\sin 2t]e^{-2t}, \quad t \geq 0 \\
4. & \frac{3}{2} - e^{-t} + \frac{1}{2}e^{-2t}, \quad t \geq 0^- \\
\end{array}
}
\]