工程数学 2:速成包

公式表、每个专题的关键方法步骤和 16 道练习题,完整解答附在最后。

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1公式与方法

微分方程

指数增长/衰减
dy/dt = ky → y = y0ekt
半衰期
k = ln 2 / t½
牛顿冷却定律
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
积分因子
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
混合槽
dm/dt = r·c − (r/V)·m

矩阵与行列式

2×2 行列式
det = ad − bc
2×2 逆矩阵
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
产品
(AB)ij = Σk AikBkj
特征值
det(A − λI) = 0
克拉默法则
xi = det(Ai)/det(A)

向量:点积和叉积

模
|a| = √(ax² + ay² + az²)
单位向量
û = a/|a|
由角度求分量
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
点积
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
a 在 b 上的标量投影
a·b/|b|
功
W = F·d
叉积
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
面积
平行四边形 |a × b|,三角形 ½|a × b|
对 O 的力矩
MO = r × F, r = A − O
平行六面体的体积
V = |a·(b × c)|

方法

  1. 把每个向量都写成分量形式;对于由大小和角度给出的力,用 F·cos θ 和 F·sin θ。
  2. 求长度和方向时,用模 √(x² + y² + z²) 和单位向量 a/|a|。
  3. 求夹角、投影、垂直关系和功时,用点积:a·b = |a||b|cos θ。
  4. 求垂直向量、面积和力矩时,用叉积:仔细写出三个分量,并保持 a × b 的顺序。

积分

幂法则
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
定积分
∫ab f dx = F(b) − F(a)
常用积分
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
曲线间的面积
∫ab (f − g) dx

方法

  1. 尽可能把被积函数改写为简单项之和。
  2. 应用幂法则:∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1),以及 ex、1/x、sin 和 cos 的基本积分。
  3. 当看到一个函数和它的导数同时出现时,用换元法。
  4. 对于定积分,计算 F(b) − F(a)。

多元微积分

偏导数
fx = ∂f/∂x (y constant), fxy = fyx
梯度
∇f = (fx, fy), largest slope |∇f|
方向导数
Duf = ∇f·u, u = v/|v|
切平面
z = f(a, b) + fx(x − a) + fy(y − b)
链式法则
dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt
二阶导数检验
D = fxxfyy − fxy²: D > 0, fxx > 0 minimum; D > 0, fxx < 0 maximum; D < 0 saddle
二重积分
∬R f dA = ∫ab∫g(x)h(x) f dy dx
极坐标
x = r cos θ, y = r sin θ, dA = r dr dθ

方法

  1. 求偏导数时,把另一个变量当作常数,并使用一元函数的法则。
  2. 梯度类题目要在该点计算 ∇f = (fx, fy);最陡斜率用 |∇f|,方向导数用 ∇f·u,其中 u 是单位向量。
  3. 求极值时联立求解 fx = 0 和 fy = 0,然后用 D = fxx·fyy − fxy² 对每个点分类。
  4. 对于二重积分,画出区域草图,选择积分顺序(圆盘用极坐标),使内层积分限是边界曲线,并先算内层。

数列与级数

等差数列
aₙ = a₁ + (n − 1)d, Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2
等比数列
aₙ = a₁rⁿ⁻¹, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r)
无穷等比级数
S = a₁/(1 − r), |r| < 1
p-级数
Σ1/kᵖ converges only for p > 1
比值判别法
L = lim |ak+1/ak|: L < 1 converges, L > 1 diverges
收敛半径
R = lim |ck/ck+1|
泰勒多项式
Pₙ(x) = Σ f⁽ᵏ⁾(a)(x − a)ᵏ/k!
麦克劳林级数
eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + …, cos x = 1 − x²/2! + …, ln(1 + x) = x − x²/2 + …
拉格朗日误差界
|Rₙ| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!

方法

  1. 判断类型:等差(公差恒定)、等比(公比恒定)、标准级数、幂级数还是泰勒多项式。
  2. 求和时使用 Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2、Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r),或 |r| < 1 时使用 S = a₁/(1 − r),其中 a₁ 是和的第一项。
  3. 判断收敛性:先用通项判别法,再与 Σ1/kᵖ 或等比级数比较,含阶乘和 k 次幂的级数用比值判别法或根值判别法。
  4. 对于泰勒多项式,列出 f(a)、f′(a)、f″(a)、…,把第 k 阶导数除以 k!,并用 M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)! 估计误差。

卷积与线性时不变系统

离散卷积
y[n] = Σ x[k]·h[n − k]
连续卷积
y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ
长度与和
Ly = Lx + Lh − 1, Σy = Σx·Σh
起点、终点与面积
t1 + t3 … t2 + t4, ∫y = ∫x·∫h
阶跃输入到 e^(−at)u(t)
y(t) = (A/a)(1 − e−at)
一阶系统
y′ + a·y = b·x → h(t) = b·e−atu(t)
一阶递推
y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] → h[n] = b·aⁿ
正弦信号通过 h(t)
|H(jω)|, ∠H(jω); H(jω) = b/(a + jω)
傅里叶级数的幅值
方波 ±A:4A/(kπ),k 为奇数;三角波 ±A:8A/(π²k²),k 为奇数;脉冲串:A·D 和 (2A/(kπ))|sin kπD|

方法

  1. 画出两个信号,标明各自在哪里非零。
  2. 把 h 翻转并滑动:对每个输出时刻,找出两个信号的重叠范围。
  3. 只在该重叠范围内相乘并求和(离散),或相乘并积分(连续)。
  4. 检验结果:输出从起始时间之和开始,到结束时间之和结束,其面积或和等于输入面积或和的乘积。

2练习题

1.微分方程中等
t (min)T (°C)14Ta​34 °C27 °C

一杯 91 °C 的咖啡放在 18 °C 的房间里。 14 min 后其温度为 34 °C。 它遵循牛顿冷却定律 dT/dt = −k·(T − Tₐ)。 从开始算起需要多长时间 t 才能达到 27 °C?

T0 = 91 °CTa = 18 °CT(14) = 34 °CT = 27 °C
t = min
2.微分方程困难
tyK = 5y(0.5) = ?

一个系统在 t ≥ 0 时满足 y″ + y′ + 25.25y = 126.3,从静止开始:y(0) = 0,y′(0) = 0。求 y(0.5);角度以弧度为单位。

y″ + y′ + 25.25y = 126.3y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.5) =
3.矩阵与行列式中等
A =2−60−5B =2−4−3−2

对所示矩阵令 C = AB。求元素 c21(第 2 行,第 1 列)。

A = [2 −6; 0 −5]B = [2 −4; −3 −2]
c21 =
4.矩阵与行列式困难
A =1−5−5−2b =12−11

解方程组 x − 5y = 12 和 −5x − 2y = −11。求 x。

x − 5y = 12−5x − 2y = −11
x =
5.向量:点积和叉积中等
xyzab

求向量 a = (−3, 3, −5) 与 b = (2, −2, 6) 之间的夹角 θ,以度为单位。

a = (−3, 3, −5)b = (2, −2, 6)
θ = °
6.向量:点积和叉积困难
xyzab

求由 a = (6, −1, −5) 和 b = (2, −1, 0) 张成的平行四边形的面积 A。

a = (6, −1, −5)b = (2, −1, 0)
A =
7.积分中等
xy01

计算 I = ∫01 ex dx。

f(x) = ex[0, 1]
I =
8.积分困难
xy2.5y = x²eˣ

计算 I = ∫₀2.5 x²·eˣ dx。

∫₀2.5 x²eˣ dx
I =
9.多元微积分中等
xy−1−1∇fP

对于 f(x, y) = −4x²y + 4x³ + 3y³ + xy,求 f 在点 (−1, −1) 处的最大变化率,即 |∇f|。

f(x, y) = −4x²y + 4x³ + 3y³ + xyP = (−1, −1)
|∇f| =
10.多元微积分困难
xy−505−4−202AB

图中标出的点是 f(x, y) = −x³ + 27x − y² − 6y 的临界点。点选鞍点。

f(x, y) = −x³ + 27x − y² − 6y
  1. 1A (3, −3)
  2. 2B (−3, −3)
11.数列与级数中等
AΣ k/2ᵏk = 1 … ∞BΣ (1 + 1/k)ᵏk = 1 … ∞CΣ 1/kk = 1 … ∞DΣ (4/3)ᵏk = 1 … ∞

四个级数中恰有一个收敛。点选它。

A: Σ k/2ᵏB: Σ (1 + 1/k)ᵏC: Σ 1/kD: Σ (4/3)ᵏ
  1. 1A: Σ k/2ᵏ
  2. 2B: Σ (1 + 1/k)ᵏ
  3. 3C: Σ 1/k
  4. 4D: Σ (4/3)ᵏ
12.数列与级数困难

识别该级数并求它的和:S = Σk=0∞ (−1)ᵏ·1.22k/(2k)!。

ak = (−1)ᵏ·1.22k/(2k)!
S =
13.拉普拉斯变换中等
ReIm−1−2−3−4−5−61

F(s) = 4/(s² + 11s + 30)。它的逆变换形如 f(t) = A·e−5t + B·e−6t。用部分分式法求系数 A。

F(s) = 4/(s² + 11s + 30)
A =
14.拉普拉斯变换困难
ReIm−0.5−1−1.5−2−2.5−3−3.5−4−4.50.51

某系统由微分方程 y″ + 4y′ + 5y = 4u′ + 16u 描述,输入为 u(t),输出为 y(t)。求它的传递函数 G(s) = Y(s)/U(s)(零初始条件),并在 t = 0.4 s 时计算冲激响应 g(t)。求 g(0.4)。

y″ + 4y′ + 5y = 4u′ + 16ut = 0.4 s
g(0.4) =
15.卷积与线性时不变系统中等
x(t)t2h(t)t0.21

某系统的冲激响应为 h(t) = e−5tu(t),输入为阶跃 x(t) = 2·u(t)。求 t = 1.2 s 时的输出 y(1.2)。

h(t) = e−5tu(t)x(t) = 2·u(t)t = 1.2 s
y(1.2) =
16.卷积与线性时不变系统困难
x(t)t (ms)2.551010−10

方波在 +10 和 −10 之间切换,周期 T = 5 ms(每个电平各占半个周期)。求它在 1400 Hz 处的傅里叶分量幅值 c7。

±10T = 5 msf = 1400 Hz
c7 =

3溶液

1.微分方程

答案: t = 19.31 min

一阶微分方程:dy/dt = k·y 的解为 y = y₀·ekt(k > 0 时增长,k < 0 时衰减);半衰期 T 对应 k = ln 2/T。牛顿冷却定律 dT/dt = −k·(T − Tₐ) 给出 T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt。线性方程 y′ + p(x)·y = q(x) 用积分因子 μ = e∫p dx 求解:(μy)′ = μq,所以 μy = ∫μq dx + C。

冷却常数

k = ln(73/16)/14 = 0.1084 min⁻¹

达到目标温度的时间

t = ln(73/9)/0.1084 = 19.31 min

答案

t = 19.31 min
2.微分方程

答案: y(0.5) = 7.887

二阶线性方程:对 y″ + b·y′ + c·y = 0,试 y = ert:得到特征方程 r² + b·r + c = 0。两个不等实根 r₁ ≠ r₂ 给出 y = A·er₁t + B·er₂t(过阻尼);二重根 r 给出 y = (A + Bt)·ert(临界阻尼);复根 −α ± jω 给出 y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt)(欠阻尼,振荡)。初值 y(0) 和 y′(0) 决定 A 和 B。写成 y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 时,ωn 是固有频率,ζ 是阻尼比:ζ < 1 时振荡。在常值输入下,y″ + by′ + cy = c·K 的解是稳态值 K 加上自由响应。

稳态值与根

yss = 5, r = −0.5 ± 5j

由初值求常数

y(0) = 5 + A = 0 → A = −5
y′(0) = −0.5A + 5B = 0 → B = −0.5

求值

y(0.5) = 5·(1 − e−0.25(cos 2.5 + 0.1·sin 2.5)) = 7.887

答案

y(0.5) = 7.887
3.矩阵与行列式

答案: c21 = 15

矩阵:2×2 矩阵的行列式为 ad − bc。对于 3×3,按某一行展开:每个元素乘以划去其所在行和列后剩下的 2×2 矩阵的行列式,符号按 + − + 交替。特征值 λ 满足 det(A − λI) = 0;对于 2×2,即 λ² −(迹)·λ + det = 0。

行乘列

c21 = 0·2 + (−5)·(−3) = 15

答案

c21 = 15
4.矩阵与行列式

答案: x = 2.926

矩阵:2×2 矩阵的行列式为 ad − bc。对于 3×3,按某一行展开:每个元素乘以划去其所在行和列后剩下的 2×2 矩阵的行列式,符号按 + − + 交替。特征值 λ 满足 det(A − λI) = 0;对于 2×2,即 λ² −(迹)·λ + det = 0。

系数矩阵的行列式

det A = 1·(−2) − (−5)·(−5) = −27

替换 x 列

det Aₓ = 12·(−2) − (−5)·(−11) = −79
x = −79/(−27) = 2.926

答案

x = 2.926
y = −1.815
5.向量:点积和叉积

答案: θ = 164.9 °

Dot product: a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.

点积

a·b = (−3)·2 + 3·(−2) + (−5)·6 = −42

模

|a| = √((−3)² + 3² + (−5)²) = 6.557
|b| = √(2² + (−2)² + 6²) = 6.633

相角

cos θ = −42/(6.557·6.633) = −0.9656
θ = arccos(−0.9656) = 164.9°

答案

θ = 164.9°
6.向量:点积和叉积

答案: A = 11.87

Cross product: a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.

叉积

(a × b)x = aybz − azby = (−1)·0 − (−5)·(−1) = −5
(a × b)y = azbx − axbz = (−5)·2 − 6·0 = −10
(a × b)z = axby − aybx = 6·(−1) − (−1)·2 = −4

面积

A = |a × b| = √((−5)² + (−10)² + (−4)²) = 11.87

答案

A = 11.87
7.积分

答案: I = 1.718

定积分:∫ₐᵇ f(x) dx 是从 a 到 b 图像与 x 轴之间的有向面积。求一个原函数 F(F′ = f),再计算 F(b) − F(a)。幂法则:∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1)。两条曲线之间的面积为 ∫(上 − 下) dx。

原函数

F(x) = ex/1

代入上下限

I = (e1 − 1)/1 = (2.718 − 1)/1 = 1.718

答案

I = 1.718
8.积分

答案: I = 37.59

分部积分:∫u·dv = u·v − ∫v·du,由乘积法则得出。把 u 选为求导后会变简单的因式(x 的幂或 ln x),把 dv 选为你能积分的因式(eˣ、sin x、cos x,或 u = ln x 时的 x)。对定积分,要在两个上下限处计算 u·v:∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du。含 x² 的因式需要做两轮。

第一轮

∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx

第二轮

∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)

极限

12.18·(3.25) − 1·2 = 37.59

答案

I = 37.59
9.多元微积分

答案: |∇f| = 5

梯度:∇f = (fx, fy) 指向最陡上升的方向,|∇f| 是最大变化率。沿方向 v 的方向导数为 Duf = ∇f·u,其中单位向量 u = v/|v|。在 (a, b) 处的切平面为 z = f(a, b) + fx(a, b)(x − a) + fy(a, b)(y − b);它给出 f 在该点附近的线性近似。链式法则:dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt。

偏导数

fx = −8xy + 12x² + y → fx(−1, −1) = 3
fy = −4x² + 9y² + x → fy(−1, −1) = 4

梯度的长度

|∇f| = √(3² + 4²) = 5

答案

|∇f| = 5
10.多元微积分

答案: B (−3, −3)

临界点与二重积分:临界点满足 fx = fy = 0。用 D = fxxfyy − fxy² 做二阶导数检验:D > 0 且 fxx > 0 为局部极小值,D > 0 且 fxx < 0 为局部极大值,D < 0 为鞍点,D = 0 无法判断。对于一般区域上的二重积分,内层积分限取为围成该区域的曲线;对于圆盘和扇形,使用极坐标 x = r cos θ,y = r sin θ,dA = r dr dθ(不要忘了因子 r)。

临界点

联立求解 fx = 0 和 fy = 0。

fx = −(3x² − 27) = 0
fy = −(2y + 6) = 0
(3, −3), (−3, −3)

二阶导数检验

(3, −3): fxx = −18, fyy = −2, fxy = 0, D = 36 → 局部极大值
(−3, −3): fxx = 18, fyy = −2, fxy = 0, D = −36 → 鞍点

该点

B (−3, −3): 鞍点

答案

B (−3, −3)
11.数列与级数

答案: A: Σ k/2ᵏ

收敛性:如果各项不趋于 0,级数发散(通项判别法)。Σ1/kᵖ 仅当 p > 1 时收敛,Σrᵏ 仅当 |r| < 1 时收敛。当一个级数的项在 k 很大时与这些级数的项相近时,可与之比较。比值判别法:L = lim |ak+1/ak|;根值判别法:L = lim |ak|1/k。L < 1 收敛,L > 1 发散,L = 1 无法判断。幂级数 Σck(x − x₀)ᵏ 在 |x − x₀| < R 时收敛,其中 R = lim |ck/ck+1|;项递减趋于 0 的交错级数收敛。

检验每个级数

A: Σ k/2ᵏ → 比值判别法:L = 1/2 < 1,收敛。
B: Σ (1 + 1/k)ᵏ → 各项趋于 e,而不是 0:由通项判别法,发散。
C: Σ 1/k → 调和级数 (p = 1) 的倍数:发散。
D: Σ (4/3)ᵏ → 等比级数,r = 4/3 > 1:各项增大,所以发散。

答案

A: Σ k/2ᵏ

答案

A: Σ k/2ᵏ
12.数列与级数

答案: S = 0.3624

泰勒多项式:在 x = a 附近,光滑函数可用 Pₙ(x) = f(a) + f′(a)(x − a) + f″(a)(x − a)²/2! + … + f⁽ⁿ⁾(a)(x − a)ⁿ/n! 近似;当 a = 0 时这就是麦克劳林多项式。标准级数:eˣ = Σxᵏ/k!,sin x = x − x³/3! + x⁵/5! − …,cos x = 1 − x²/2! + x⁴/4! − …,ln(1 + x) = x − x²/2 + x³/3 − …,1/(1 − x) = Σxᵏ。拉格朗日误差界:|f(x) − Pₙ(x)| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!,其中 M 是 |f⁽ⁿ⁺¹⁾| 在 a 与 x 之间的最大值。

标准级数

Σ (−1)ᵏx2k/(2k)! = cos x

代入

x = 1.2
S = cos 1.2 = 0.3624

答案

S = 0.3624
13.拉普拉斯变换

答案: A = 4

拉普拉斯变换:F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt 把导数变成乘以 s:ℒ{f′} = sF(s) − f(0),ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0)。常用变换对:1 ↔ 1/s,e−at ↔ 1/(s + a),t·e−at ↔ 1/(s + a)²,sin ωt ↔ ω/(s² + ω²),cos ωt ↔ s/(s² + ω²);平移 s → s + σ 相当于把时间函数乘以 e−σt。要对有理函数 F(s) 求逆变换,先分解成部分分式:单极点 p 的留数为 A = [(s − p)·F(s)] 在 s = p 处的值。终值定理:f(∞) = lims→0 s·F(s),仅当 s·F(s) 的所有极点都在左半平面时成立。初值定理:f(0⁺) = lims→∞ s·F(s)。

分解分母

s² + 11s + 30 = (s + 5)(s + 6)
F(s) = A/(s + 5) + B/(s + 6)

遮盖法

乘以 (s + 5) 并令 s = −5:B 项消失。

A = 4/(s + 6) |s = −5 = 4/1 = 4

答案

A = 4
(B = −4,所以 f(t) = 4·e−5t − 4·e−6t)
14.拉普拉斯变换

答案: g(0.4) = 3.055

拉普拉斯变换:F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt 把导数变成乘以 s:ℒ{f′} = sF(s) − f(0),ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0)。常用变换对:1 ↔ 1/s,e−at ↔ 1/(s + a),t·e−at ↔ 1/(s + a)²,sin ωt ↔ ω/(s² + ω²),cos ωt ↔ s/(s² + ω²);平移 s → s + σ 相当于把时间函数乘以 e−σt。要对有理函数 F(s) 求逆变换,先分解成部分分式:单极点 p 的留数为 A = [(s − p)·F(s)] 在 s = p 处的值。终值定理:f(∞) = lims→0 s·F(s),仅当 s·F(s) 的所有极点都在左半平面时成立。初值定理:f(0⁺) = lims→∞ s·F(s)。

传递函数

G(s) = Y(s)/U(s) = (4s + 16)/(s² + 4s + 5)

部分分式

s² + 4s + 5 = (s + 2)² + 1²
G(s) = 4·(s + 2)/((s + 2)² + 1²) + (8/1)·1/((s + 2)² + 1²)

冲激响应

g(t) = e−2t·(4·cos 1t + 8·sin 1t)
g(0.4) = 3.055

答案

g(0.4) = 3.055
15.卷积与线性时不变系统

答案: y(1.2) = 0.399

连续卷积:y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ。把 h 翻转,平移到位置 t,对重叠部分的乘积积分。对因果信号,积分从 0 到 t。有用的结论:y 的面积等于 x 的面积乘以 h 的面积;若 x 持续时间从 t₁ 到 t₂,h 从 t₃ 到 t₄,则 y 持续时间从 t₁ + t₃ 到 t₂ + t₄。对于 h(t) = e−atu(t) 和高度为 A 的阶跃,y(t) = (A/a)(1 − e−at)。

与阶跃的卷积

y(t) = 2·∫₀ᵗ e−5τ dτ = (2/5)·(1 − e−5t)

求值

y(1.2) = 0.4·(1 − e−6) = 0.399

答案

y(1.2) = 0.399
16.卷积与线性时不变系统

答案: c7 = 1.819

冲激响应与傅里叶级数:冲激响应 h(t) 完全描述一个线性时不变系统:对于 y′ + a·y = b·x,h(t) = b·e−atu(t);对于 y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n],h[n] = b·aⁿu[n]。正弦信号 cos ωt 通过系统时,增益为 |H(jω)|,相位为 ∠H(jω),其中 H 是 h 的傅里叶变换。周期信号是频率为 k/T 的各次谐波之和:幅值 ±A 的方波只含奇次谐波,幅值为 4A/(kπ);峰值为 A 的三角波的谐波幅值为 8A/(π²k²);高度为 A、占空比为 D 的脉冲串,其平均值为 A·D,谐波为 (2A/(kπ))·|sin(kπD)|。

谐波次数

f₀ = 1/T = 200 Hz → k = 1400/200 = 7

振幅

c7 = 4·10/(7π) = 1.819

答案

c7 = 1.819

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