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連続信号と離散信号の比較

連続 離散
信号の表記 連続信号f(t)、F(ω) 離散信号f[k]、F[n]
演算 微分
df
dt
=
lim
Δt → 0
f(t + Δt) - f(t)
Δt
差分 Δf[k] = f[k + 1] - f[k]
積分∫
 b
 
a
f(t)dt
和分
N-1
∑
k = 0
f[k]
遅延 D f[k] = f[k - 1]
方程式 微分方程式
d
dt
f(t) + a f(t) = 0
差分方程式 D f[k] + a f[k] = 0
定係数線形微分方程式 定係数線形差分方程式
∑
ai(
d
dt
)i f(t) = 0
∑
ai Di f[k] = 0
f(t) = A ex tと置いて、
∑
ai(
d
dt
)i A ex t = A ex t
∑
ai xi = 0
∑
ai xi = 0
となり、代数方程式に帰着。
f[k] = A xkと置いて、
∑
ai Di A xk = A xk
∑
ai x-i = 0
∑
ai x-i = 0
となり、代数方程式に帰着。
多元連立1階微分方程式 多元連立1階差分方程式
d
dt
f (t) = Af(t)
f (t) は n 次元縦ベクトル

Aは n 次正方行列

D f[k] = Af[k]
f[k] は n 次元縦ベクトル

Aは n 次正方行列

↑の解は、
f(t) = Exp(A t )f0
f0は n 次元縦ベクトル

Aは n 次正方行列
↑の解は、
f[k] = Akf0
f0は n 次元縦ベクトル

Aは n 次正方行列
ただし、ExpA =
∞
∑
n = 0
1
n!
An
伝達関数解析 ラプラス変換 Z 変換
F(s) = ∫
 ∞
 
0
f(t)exp(-st)dt
F(z) =
∞
∑
k=-∞
f[k] z-k
d
dt
→ s
∫
 
 
→
1
s
D → z-1

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