國家安全情報人員考試三等考試-電子組(選試英文)工程數學107 年第 17 題單選題
試求 sin(3t)∗cos(10t) 為何?其中 ∗ 表示迴旋積分(convolution integral)。
D正確答案
時域的迴旋積分對應頻域的相乘。不同頻率的弦波頻譜不重疊,頻域相乘為零,故時域卷積結果為 0。
為什麼答案是 D
sin(3t) 的頻譜在 ω=±3,cos(10t) 的頻譜在 ω=±10。根據卷積定理,時域卷積等於頻域相乘。兩者頻譜無交集,相乘為 0,反轉換回時域亦為 0。
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完整詳解
Pro · 無限重點 時域的迴旋積分對應頻域的相乘。不同頻率的弦波頻譜不重疊,頻域相乘為零,故時域卷積結果為 0。
看到不同頻率的純弦波做全域迴旋積分,利用「時域卷積 = 頻域相乘」觀念,頻率 3 與 10 的頻譜不重疊,相乘必為 0,秒選 D。
逐選項分析
A✕
不同頻率的弦波在頻域上的脈衝函數位置不同,相乘結果為零,不會產生非零常數。
B✕
不同頻率的弦波在頻域上的脈衝函數位置不同,相乘結果為零,不會產生非零常數。
C✕
不同頻率的弦波在頻域上的脈衝函數位置不同,相乘結果為零,不會產生非零常數。
D✓ 正確
sin(3t) 的頻譜在 ω=±3,cos(10t) 的頻譜在 ω=±10。根據卷積定理,時域卷積等於頻域相乘。兩者頻譜無交集,相乘為 0,反轉換回時域亦為 0。
時域與頻域的對應關係
| 運算類型 | 時域 (Time Domain) | 頻域 (Frequency Domain) | 應用情境 |
|---|
| 卷積定理 | f(t) * g(t) (卷積) | F(ω) × G(ω) (相乘) | 求系統響應、濾波器分析 |
| 調變定理 | f(t) × g(t) (相乘) | 1/(2π) [F(ω) * G(ω)] (卷積) | 通訊系統的訊號調變 (如 AM) |
考生可能誤以為是單邊拉氏轉換的卷積(積分範圍 0 到 t),從而陷入繁雜的積化和差計算。題目未加 u(t) 的純弦波卷積應視為全域傅立葉轉換,利用頻域相乘特性可直接秒殺。