序列
的(单边)
-变换定义为
=sum_(k=0)^infty(a_k)/(z^k).](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation1.svg) |
(1)
|
此定义在 Wolfram 语言 中实现为ZTransform[a, n, z]。类似地,逆
-变换实现为InverseZTransform[A, z, n]。
“Z-变换”通常指的是单边 Z-变换。不幸的是,还有许多其他的约定。Bracewell (1999) 使用术语“
-变换”(使用小写
)来指代单边
-变换。Girling (1987, p. 425) 根据连续函数的样本定义了变换。更糟糕的是,一些作者将
-变换定义为双边 Z-变换。
一般来说,序列的逆
-变换不是唯一的,除非指定其收敛区域 (Zwillinger 1996, p. 545)。如果函数
的
-变换在分析上已知,则逆
-变换
可以使用轮廓积分计算
 |
(2)
|
其中
是 复平面 原点周围的闭合轮廓,位于
的解析域中 (Zwillinger 1996, p. 545)
单边变换在许多应用中都很重要,因为数字序列
的生成函数
正好由
给出,即
-变换在变量
中的
(Germundsson 2000)。换句话说,函数
的逆
-变换精确地给出了
级数展开中的项。例如,
的级数项由下式给出

=Z^(-1)[-(y(y+1))/((y-1)^3)](n)=n^2.](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation3.svg) |
(3)
|
Girling (1987) 定义了单边
-变换的一种变体,该变体对以规则间隔
采样的连续函数
进行运算,
=L_t[F^*(t)](z),](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation4.svg) |
(4)
|
其中
是 拉普拉斯变换,
周期为
的单边 Shah 函数 由下式给出
 |
(7)
|
并且
是 克罗内克 delta,给出
=sum_(n=0)^infty(F(nT))/(z^n).](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation6.svg) |
(8)
|
另一种等效定义是
=sum_(residues)(1/(1-e^(Tz)z^(-1)))f(z),](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation7.svg) |
(9)
|
其中
 |
(10)
|
通过取
,这个定义本质上等同于通常的定义。
下表总结了一些常用函数的
-变换 (Girling 1987, pp. 426-427; Bracewell 1999)。这里,
是 克罗内克 delta,
是 Heaviside 阶跃函数,并且
是多对数函数。
一般幂函数
的
-变换可以解析计算为
其中
是欧拉数,
是多对数函数。令人惊讶的是,
-变换
因此是 欧拉数三角形 的生成器。
-变换
满足许多重要的性质,包括线性性
=aZ[{a_n}](z)+bZ[{b_n}](z),](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation9.svg) |
(14)
|
平移
缩放
=F(z/b),](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation10.svg) |
(19)
|
以及乘以
的幂
(Girling 1987, p. 425; Zwillinger 1996, p. 544)。
离散傅里叶变换是
-变换在以下情况下的特例
 |
(22)
|
并且当
 |
(23)
|
对于
时,
-变换被称为分数傅里叶变换。
另请参阅
双边 Z-变换,
离散傅里叶变换,
欧拉数三角形,
欧拉数,
分数傅里叶变换,
生成函数,
拉普拉斯变换,
人口比较,
单边 Z-变换
使用 探索
参考文献
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-Transform (ZT)." Ch. 3 in "Remarks on FFT Algorithms." http://www.jjj.de/fxt/.Boxer, R. "A Note on Numerical Transform Calculus." Proc. IRE 45, 1401-1406, 1957.Boxer, R. and Thaler, S. "A Simplified Method of Solving Linear and Nonlinear Systems." Proc. IRE 44, 89-101, 1956.Bracewell, R. The Fourier Transform and Its Applications, 3rd ed. New York: McGraw-Hill, pp. 257-262, 1999.Balakrishnan, V. K. Schaum's Outline of Combinatorics, including Concepts of Graph Theory. New York: McGraw-Hill, 1995.Brand, L. Differential and Difference Equations. New York: Wiley, 1966.Cadzow, J. A. Discrete-Time Systems: An Introduction with Interdisciplinary Applications. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1973.DiStefano, J. J.; Stubberud, A. R.; and Williams, I. J. Schaum's Outline of Feedback and Control Systems, 2nd ed. New York: McGraw-Hill, 1995.Elaydi, S. N. An Introduction to Difference Equations, 2nd ed. New York: Springer, 1999.Germundsson, R. "Mathematica Version 4." Mathematica J. 7, 497-524, 2000.Girling, B. "The Z Transform." In CRC Standard Mathematical Tables, 28th ed (Ed. W. H. Beyer). Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 424-428, 1987.Graf, U. Applied Laplace Transforms and z-Transforms for Scientists and Engineers: A Computational Approach using a Mathematica Package. Basel, Switzerland: Birkhäuser, 2004.Graham, R. L.; Knuth, D. E.; and Patashnik, O. Concrete Mathematics: A Foundation for Computer Science, 2nd ed. Reading, MA: Addison-Wesley, 1994.Grimaldi, R. P. Discrete and Combinatorial Mathematics: An Applied Introduction, 4th ed. Longman, 1998.Jury, E. I. Theory and Applications of the Z-Transform Method. New York: Wiley, 1964.Kelley, W. G. and Peterson, A. C. Difference Equations: An Introduction with Applications, 2nd ed. New York: Academic Press, 2001.Koepf, W. Hypergeometric Summation: An Algorithmic Approach to Summation and Special Function Identities. Braunschweig, Germany: Vieweg, 1998.Levy, H. and Lessman, F. Finite Difference Equations. New York: Dover, 1992.Ljung, L. System Identification: Theory for the User. Prentice-Hall, 1987.Mickens, R. E. Difference Equations, 2nd ed. Princeton, NJ: Van Nostrand Reinhold, 1987.Miller, K. S. Linear Difference Equations. New York: Benjamin, 1968.Ogata, K. Discrete-Time Control Systems. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1987.Petkovšek, M.; Wilf, H. S.; and Zeilberger, D. A=B. Wellesley, MA: A K Peters, 1996. http://www.cis.upenn.edu/~wilf/AeqB.html.Sedgewick, R. and Flajolet, P. An Introduction to the Analysis of Algorithms. Reading, MA: Addison-Wesley, 1996.Tsypkin, Ya. Z. Sampling System Theory. New York: Pergamon Press, 1964.Vidyasagar, M. Control System Synthesis: A Factorization Approach. Cambridge, MA: MIT Press, 1985.Wilf, H. S. Generatingfunctionology, 2nd ed. New York: Academic Press, 1994.Zwillinger, D. (Ed.). "Generating Functions and
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Z-变换
请引用本文为
Weisstein, Eric W. "Z-变换." 来自 --一个 资源。 https://mathworld.net.cn/Z-Transform.html
学科分类