题目
信号x(t)=2cos(10t+1)-sin(4t-1)的周期是 。
信号x(t)=2cos(10t+1)-sin(4t-1)的周期是 。
题目解答
答案
π
解析
考查要点:本题主要考查周期信号的周期求解方法,特别是多个正弦信号叠加后的周期确定。
解题核心思路:
- 分解信号:将复合信号分解为两个基本正弦分量(余弦项和正弦项)。
- 求各分量周期:分别计算每个正弦分量的周期。
- 求最小公倍数:找到两个周期的最小公倍数,即为整个信号的周期。
破题关键点:
- 角频率与周期的关系:周期 $T = \frac{2\pi}{\omega}$,其中 $\omega$ 是角频率。
- 有理数比值:若两个分量的角频率比值为有理数,则存在公共周期;否则信号为非周期。本题中 $\frac{\omega_1}{\omega_2} = \frac{10}{4} = \frac{5}{2}$,是有理数,因此存在周期。
-
分解信号
信号 $x(t) = 2\cos(10t + 1) - \sin(4t - 1)$ 由两个正弦分量组成:- 余弦分量:$2\cos(10t + 1)$,角频率 $\omega_1 = 10$
- 正弦分量:$-\sin(4t - 1)$,角频率 $\omega_2 = 4$
-
求各分量周期
- 余弦分量周期:
$T_1 = \frac{2\pi}{\omega_1} = \frac{2\pi}{10} = \frac{\pi}{5}$ - 正弦分量周期:
$T_2 = \frac{2\pi}{\omega_2} = \frac{2\pi}{4} = \frac{\pi}{2}$
- 余弦分量周期:
-
求最小公倍数
- 整数倍关系:设公共周期为 $T$,需满足 $T = kT_1 = mT_2$($k, m$ 为整数)。
- 方程推导:
$k \cdot \frac{\pi}{5} = m \cdot \frac{\pi}{2} \implies \frac{k}{5} = \frac{m}{2} \implies 2k = 5m$ - 最小整数解:取 $k = 5$,$m = 2$,得公共周期:
$T = 5 \cdot \frac{\pi}{5} = \pi$