序列
的(單邊)
-變換定義為
=sum_(k=0)^infty(a_k)/(z^k).](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation1.svg) |
(1)
|
此定義在 Wolfram 語言 中實現為ZTransform[a, n, z]。類似地,逆
-變換實現為InverseZTransform[A, z, n]。
“Z-變換”通常指的是單邊 Z-變換。不幸的是,還有許多其他的約定。Bracewell (1999) 使用術語“
-變換”(使用小寫
)來指代單邊
-變換。Girling (1987, p. 425) 根據連續函式的樣本定義了變換。更糟糕的是,一些作者將
-變換定義為雙邊 Z-變換。
一般來說,序列的逆
-變換不是唯一的,除非指定其收斂區域 (Zwillinger 1996, p. 545)。如果函式
的
-變換在分析上已知,則逆
-變換
可以使用輪廓積分計算
 |
(2)
|
其中
是 複平面 原點周圍的閉合輪廓,位於
的解析域中 (Zwillinger 1996, p. 545)
單邊變換在許多應用中都很重要,因為數字序列
的生成函式
正好由
給出,即
-變換在變數
中的
(Germundsson 2000)。換句話說,函式
的逆
-變換精確地給出了
級數展開中的項。例如,
的級數項由下式給出

=Z^(-1)[-(y(y+1))/((y-1)^3)](n)=n^2.](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation3.svg) |
(3)
|
Girling (1987) 定義了單邊
-變換的一種變體,該變體對以規則間隔
取樣的連續函式
進行運算,
=L_t[F^*(t)](z),](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation4.svg) |
(4)
|
其中
是 拉普拉斯變換,
週期為
的單邊 Shah 函式 由下式給出
 |
(7)
|
並且
是 克羅內克 delta,給出
=sum_(n=0)^infty(F(nT))/(z^n).](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation6.svg) |
(8)
|
另一種等效定義是
=sum_(residues)(1/(1-e^(Tz)z^(-1)))f(z),](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation7.svg) |
(9)
|
其中
 |
(10)
|
透過取
,這個定義本質上等同於通常的定義。
下表總結了一些常用函式的
-變換 (Girling 1987, pp. 426-427; Bracewell 1999)。這裡,
是 克羅內克 delta,
是 Heaviside 階躍函式,並且
是多對數函式。
一般冪函式
的
-變換可以解析計算為
其中
是尤拉數,
是多對數函式。令人驚訝的是,
-變換
因此是 尤拉數三角形 的生成器。
-變換
滿足許多重要的性質,包括線性性
=aZ[{a_n}](z)+bZ[{b_n}](z),](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation9.svg) |
(14)
|
平移
縮放
=F(z/b),](/images/equations/Z-Transform/NumberedEquation10.svg) |
(19)
|
以及乘以
的冪
(Girling 1987, p. 425; Zwillinger 1996, p. 544)。
離散傅立葉變換是
-變換在以下情況下的特例
 |
(22)
|
並且當
 |
(23)
|
對於
時,
-變換被稱為分數傅立葉變換。
另請參閱
雙邊 Z-變換,
離散傅立葉變換,
尤拉數三角形,
尤拉數,
分數傅立葉變換,
生成函式,
拉普拉斯變換,
人口比較,
單邊 Z-變換
使用 探索
參考文獻
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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-變換
請引用本文為
Weisstein, Eric W. "Z-變換." 來自 --一個 資源。 https://mathworld.tw/Z-Transform.html
學科分類