偶函数的卷积是偶数

信息处理 卷积 证明
2022-02-06 03:07:30

证明两个偶函数的卷积是一个偶函数。

我有我自己的证明,我已将其作为答案包含在内,但它假设一个线性时不变系统。我想知道是否有一种通用的方法来证明这一点(或者它是否适用于通用卷积)?

3个回答

只需更改变量:

z(t)=xy|t(1)=τ=τ=x(τ)y(tτ)dτSet τ=λ,dτ=dλ=λ=λ=x(λ)y(t+λ)dλNow remember that x and y are even functions=λ=λ=x(λ)y((t)λ)dλSame as (1) except with λ instead of τ and with t=z(t)
没有提到 LTI 系统。

对于更 DSPish 的证明,考虑时间的实值偶函数的傅里叶变换是频率的实值偶函数,因此如果都是实值偶的函数,那么也是 f 的实值偶函数,意味着的实值偶是 t 的实值偶tfX(f)Y(f)fZ(f)=X(f)Y(f)fz=xytx(t)y(t)t

这在频域中可能要容易得多。像这样的东西:

  1. 时间上的偶数(和实数)函数转换为频率上的实数函数(反之亦然)
  2. 时域中的卷积等价于频域中的乘法
  3. 两个实函数相乘是一个实函数
  4. 实函数的逆变换是偶数。

鉴于输入x(t)和脉冲响应h(t)线性时不变系统的都是偶函数,输出y(t)是(谁)给的

y(t)=x(t)h(t)=x(τ)h(tτ)dτ
为了证明输出是偶数,必须证明y(t)=y(t).
y(t)=x(τ)h(tτ)dτ=x(τ)h((t+τ))dτ
自从h(t)甚至
y(t)=x(τ)h(τ+t)dτ
这个输出对应于一个输入x(t)因为通过系统的线性时不变性,它将是
x(τ)δ(τ+t)dτ=x(t)δ(τ+t)dτ=x(t)δ(τ+t)dτ=x(t)

所以输出y(t)由输入给出x(t), 但x(t)=x(t). 这个意思y(t)=y(t). 偶数输入到具有偶脉冲响应的线性时不变系统的输出也是偶数。