gnuradio-windows11-使用(3)离散卷积的结合律证明

书中2.3节介绍了 卷积的 交换律、结合律、分配律。其余的还好,也就是结合律并不是很好证,此外,似乎很多的证明都是用 积分(求和)限是正负无穷来证的,但总觉的这种证明方式不太符合实际,也有点屏蔽细节,因此下面用积分限 k = [0, n]来记录一下:

下面只从 x[n] * (h1(n) * h2(n)) 出发来看,即2.58式左边等于

y_l[n]=x(n) * (\sum_{k_1=0}^{n}h_2(k_1)h_1(n-k_1))

y_l[n]=\sum_{k_2=0}^{n}x(k_2)\sum_{k_1=0}^{n-k_2}h_2(k_1)h_1(n-k_1-k_2)

y_l[n]=\sum_{k_2=0}^{n}\sum_{k_1=0}^{n-k_2}x(k_2)h_2(k_1)h_1(n-k_1-k_2)\qquad(E1)

这里需要注意的是,k1 的积分限是从 0 到 n-k2。

同样的,再看右边,即,2.58式右边等于:

y_r[n]=\sum_{k_1=0}^{n}h_2(k_1)\sum_{k_2=0}^{n-k_1}x(k_2)h_1(n-k_1-k_2)

 y_r[n]=\sum_{k_1=0}^{n}\sum_{k_2=0}^{n-k_1}x(k_2)h_2(k_1)h_1(n-k_1-k_2)\qquad(E2)

这两个等式在写的时候,有个小 trick,就是用卷积的交换律,把 n-k 的项 都放在 h1的内部,因此左右两边再对比的时候,能够统一起来。

这时我们再看E1 和 E2 就会发现,求和的内容完全一致,只有两个积分限不同,即分别是:

  • \sum_{k_2=0}^{n}\sum_{k_1=0}^{n-k_2}
  • \sum_{k_1=0}^{n}\sum_{k_2=0}^{n-k_1}

这里,如果没记错的话, 在本科教材的《数学物理方法》中似乎有提到,也就是交换求和顺序的方法,用图来看就是:

两种求和顺序求的都是橙色面积的三角形,第一个求和是先 k2 再 k1,而第二个求和是先 k1 再 k2 。

说个好理解的,就比如这是一块橘子味的三角蛋糕,不管用刀横着切了,一行一行吃,还是竖着切了,一列一列的吃,最终都能吃完这块蛋糕。

因此,等式左右两边的求和区间 和 求和内容,全部相等,结合律证毕。

如何在 gnuradio 中体现出来,以后再看吧。

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