對卷積公式的形象理解

2021-10-05 17:36:57 字數 1351 閱讀 2992

被棒打了會覺得疼,一直被打一直疼。

我們假設h(t

)h(t)

h(t)

代表乙個人(比如bob)在受到單位衝擊函式δ(t

)\delta(t)

δ(t)

之後的衝擊響應。則這個衝擊響應可以認為是在單位力衝擊的作用下,bob感受到的疼痛度隨時間的變化關係。我們可以假設bob的疼痛值(假設用x

xx表示)等於疼痛度與當時力的衝量的乘積。比如,零時刻受到乙個大小為f

ff、持續時間為dtdt

dt的力衝擊,則在t

0t_0

t0​時刻,這個力衝擊給bob帶來的疼痛度:x(t

0)=h

(t0)

fdtx(t_0)=h(t_0)fdt

x(t0​)

=h(t

0​)f

dt現在我們假設bob正在被乙個隨時間變化的力f(t

)f(t)

f(t)

不斷擊打,則在τ

\tau

τ時刻的力衝量f(τ

)dtf(\tau)dt

f(τ)dt

在t_1時刻帶來的疼痛度貢獻:x(τ

,t1)

=h(t

1−τ)

f(τ)

dτx(\tau,t_1)=h(t_1-\tau)f(\tau)d\tau

x(τ,t1

​)=h

(t1​

−τ)f

(τ)d

τ,我們將從0時刻開始至t

1t_1

t1​結束中間所有時刻的力衝量帶來的效果進行疊加,就能得到t

1t_1

t1​時刻疼痛度的總和:x(t

1)=∫

0t1h

(t1−

τ)f(

τ)dτ

x(t_1)=\int_0 ^

x(t1​)

=∫0t

1​​h

(t1​

−τ)f

(τ)d

τ這個x

xx其實就是h

hh和f

ff的卷積。這樣就完成了通過被打之後的疼痛度來解釋卷積公式的形象理解。

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