指数函数对于描述快速上升和衰减的波形来说是至关重要的。这一连续时间的指数函数通常会使用常数 a 和 A 的指数项来进行定义。当两个常数都是实数时,可以将该函数表示为:
并且可以将该函数用图形的方式表示为指数的增长或衰减。当常数 a 为纯虚数时,其结果为复指数,并将其表示为:
其中,j 是虚数单位,ω_0 是角频率。如果该函数能够保持其单位幅度,那么它便是具有周期性的。
连续时间正弦信号可以用频率和时间周期来对其进行描述。欧拉关系允许将正弦信号表示为具有相同基本周期的周期性复指数。因此,可以将正弦信号表示为:
使用复指数来对其进行重写:
类似地,复指数函数也可以用正弦信号来进行表示,所有正弦信号都具有相同的基本周期。例如,可以用一个复指数和一个正弦波的乘积来表示两个复指数之和:
正弦信号和复指数信号通常会被广泛应用来描述机械系统中的能量守恒,例如通过弹簧连接到固定支撑的质量,以此来表现出简单的谐波运动。这些信号为分析此类系统中的振荡行为和共振现象奠定了基础。
来自章节 13:
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