关于Z变换终值定理两种表达式等价性的技术问询
关于离散时间终值定理两种表述的等价性解答
你观察得非常仔细!这两个离散时间终值定理的表述其实是完全等价的,核心原因在于极限运算的特性,咱们一步步拆解来看:
- 先确认你的代数推导完全正确:
1 - z⁻¹确实等于(z-1)/z,这一步没有问题。 - 关键在于当计算
z→1的极限时,1/z在z=1处是连续且有定义的,它的极限值为1。因此可以对极限进行拆分运算:
$$
\lim_{z\to 1} (1-z^{-1})F(z) = \lim_{z\to 1} \frac{z-1}{z} F(z) = \lim_{z\to 1} (z-1)F(z) \cdot \lim_{z\to 1} \frac{1}{z}
$$
由于lim(z→1)1/z = 1,上面的式子最终就等于lim(z→1)(z-1)F(z),和第一个表述的右边完全一致。 - 需要注意的是,两个公式成立的前提条件完全相同:离散序列
f[k]的终值lim(k→∞)f[k]必须是有限值,同时F(z)的所有极点都位于单位圆内部,最多在z=1处有一个一阶极点。只有满足这些条件,极限拆分的操作才合法,两个公式才能得到正确结果。
实际例子验证
比如单位阶跃序列f[k] = u[k],它的z变换是F(z) = z/(z-1)(收敛域|z|>1):
- 用第一个公式计算:
lim(z→1)(z-1)*z/(z-1) = lim(z→1)z = 1,和lim(k→∞)u[k] = 1一致。 - 用第二个公式计算:
lim(z→1)(1-z⁻¹)*z/(z-1) = lim(z→1)(z-1)/z * z/(z-1) = lim(z→1)1 = 1,结果完全相同。
所以你并没有遗漏什么,这两个表述只是形式不同,本质是等价的,只是不同教材会偏好不同的写法而已~
内容的提问来源于stack exchange,提问作者user1011182




