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什么是因果系统举例

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因果系统是指输出仅与当前和过去输入相关的系统,即输出不会出现在输入之前的时刻。以下是因果系统的典型例子及判定方法:

一、典型因果系统示例

线性时不变因果系统

- 示例:

$y(t) = x(t)\cos(t+1)$

该系统是因果的,因为输出$y(t)$仅取决于当前输入$x(t)$和过去输入(通过$\cos(t+1)$体现),而与未来输入无关。

离散时间因果系统

- 示例:

$y[n] = 3f[n-1]$

该系统是因果的,因为当前输出$y[n]$仅取决于$n-1$时刻的输入$f[n-1]$,满足因果性定义。

因果信号示例

- 示例:

$f(t) = f(t)\varepsilon(t)$

该信号是因果的,因为当$t < 0$时,$f(t) = 0$,输出不会出现在输入之前。

二、判定方法

时域判定

- 连续时间系统:

若冲激响应函数$h(t)$在$t < 0$时恒为0,则系统为因果系统。 - 离散时间系统:若单位响应函数$h(n)$在$n < 0$时恒为0,则系统为因果系统。

频域判定

- 系统函数$H(z)$的收敛域需位于右半平面(即所有极点位于收敛轴左侧),但此方法不常用。

三、非因果系统对比

反因果系统:

输出取决于未来输入,例如$y(t) = x(t+1)$。- 非因果系统:输出取决于未来输入(如$y(t) = x(t-2)$)。

四、物理意义

因果系统具有可实现性,符合物理世界的因果律,即“因在果前”。这一特性确保了系统在给定输入下能够产生合理的输出。