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离散时间信号的表示及运算

实验一离散时间信号的表示及运算

一、实验目的

学会运用MATLAB 表示的常用离散时间信号；学会运用MATLAB 实现离散时间信号的基本运算。二、实验原理

(一) 离散时间信号在MATLAB 中的表示

离散时间信号是指在离散时刻才有定义的信号，简称离散信号，或者序列。离散序列通常用)(n x 来表示，自变量必须是整数。离散时间信号的波形绘制在MATLAB 中一般用stem 函数。stem 函数的基本用法和plot 函数一样，它绘制的波形图的每个样本点上有一个小圆圈，默认是空心的。如果要实心，需使用参数“fill ”、“filled ”，或者参数“.”。由于MATLAB 中矩阵元素的个数有限，所以MATLAB 只能表示一定时间范围内有限长度的序列；而对于无限序列，也只能在一定时间范围内表示出来。类似于连续时间信号，离散时间信号也有一些典型的离散时间信号。(二) 离散时间信号的基本运算

对离散时间序列实行基本运算可得到新的序列，这些基本运算主要包括加、减、乘、除、移位、反折等。两个序列的加减乘除是对应离散样点值的加减乘除，因此，可通过MATLAB 的点乘和点除、序列移位和反折来实现，与连续时间信号处理方法基本一样。三、实验内容（包括代码与产生的图形）

1. 试用MATLAB 命令分别绘出下列各序列的波形图。

（1）()()n u n x n

??=21 （2）()()n u n x n 2=

（3）()()n u n x n

??-=21 （4）()()()n u n x n 2-=

（5）()()121

-=-n u n x n （6）()()n u n x n 1

21-?

??=

(1)、(2) n=-3:8; a=1/2;

x=a.^n.*uDT(n); subplot(221);

stem(n,x,'fill','r'),xlabel('n'),grid on title('(1)x(n)=(1/2)^{n}*U(n)') axis([-3 8 -0.1 1.1]) n1=-3:8; b=2;

x=b.^n1.*uDT(n1); subplot(222);

stem(n1,x,'fill','r'),xlabel('n'),grid on title('(2)x(n)=(2)^{n}*U(n)') axis([-3 4.5 -1.5 18])

分析：(1)该信号为指数衰减序列与阶跃序的乘积，当n<0时,U(n)=0，所以该

信号为零；当n=0时，U(n)=1,n

??21=1，该信号为1；当n>0,U(n)=1,该信号呈现

指数衰减趋势。

分析：(2)该信号与(1)信号不同之处在于此信号指数部分为增序列，故而当n≧0时，信号呈现指数增加的趋势。

(3)、(4)

n=-3:8;

a=-1/2;

x=a.^n.*uDT(n);

subplot(221);

stem(n,x,'fill','r'),xlabel('n'),grid on

title('(3)x(n)=(-1/2)^{n}*U(n)')

axis([-3 6 -1.5 1.5])

n1=-3:8;

b=-2;

x=b.^n1.*uDT(n1);

subplot(222);

stem(n1,x,'fill','r'),xlabel('n'),grid on

title('(4)x(n)=(-2)^{n}*U(n)')

axis([-3 4.5 -15 20])

分析：(3)该信号与(1)信号不同之处在于指数部分的底数为-1/2,故此信号在n≧0时，信号呈现指数衰减并且n为偶数时在正半轴指数衰减，n为奇数时在负半轴指数衰减。

分析：(4)该信号与(3)信号不同之处在于指数部分的底数为-2，故当n≧0时，

信号为指数增长并且n为偶数时在正半轴指数增长，n为奇数时在负半轴指数增长。

(5)、(6)

n=-1:8;

a=2;

x=a.^(n-1).*uDT(n-1);

subplot(221);

stem(n,x,'fill','r'),xlabel('n'),grid on

title('(5)x(n)=(2)^{n-1}*U(n-1)')

axis([-1 5.5 -1.5 17])

n1=-3:8;

b=1/2;

x=b.^(n1-1).*uDT(n1);

subplot(222);

stem(n1,x,'fill','r'),xlabel('n'),grid on

title('(6)x(n)=(1/2)^{n-1}*U(n)')

axis([-3 4.5 -0.2 2.5])

分析：(5)该信号为指数信号与阶跃信号的乘积，当n≧1时，U(n-1)=1,故在n ≧1时，该信号为指数增长的趋势。

分析：(6)该信号也是由指数序列与阶跃序列构成，当n<0时信号为零，当n≧0时，该信号指数衰减。

2. 试用MATLAB分别绘出下列各序列的波形图。

（1）()5sin

πn n x = （2）())5

10cos(ππ-=n n x （3）()5sin 65πn n x n

??? ??= （4）()5sin 23πn n x n

??=

(1)、(2)

n=0:25; x=sin(pi/5*n); subplot(221);

stem(n,x,'fill','r'),xlabel('n'),grid on title('(1)X(n)=sin(pi/5*n)') axis([0,16,-1.5,1.5]); n1=0:50;

x=cos(pi/10*n1-pi/5); subplot(222);

stem(n1,x,'fill','r'),xlabel('n'),grid on title('(2)X(n)=cos(pi/10*n-pi/5)') axis([0,28,-1.2,1.2]);

分析：(1)该信号为正弦序列，故波形成正弦形式，在区间[-1,1]上波动。分析：(2)该信号为余弦序列，故波形成余弦形式，在区间[-1,1]上波动。 (3)、(4)

n=0:25; a=5/6;

x=a.^n.*sin(pi/5*n); subplot(221);

stem(n,x,'fill','r'),xlabel('n'),grid on title('(3)X(n)=5/6^{n}*sin(pi/5*n)') axis([0,15,-1,1]); n1=0:50; b=3/2;

x=b.^n1.*sin(pi/5*n1); subplot(222);

stem(n1,x,'fill','r'),xlabel('n'),grid on title('(4)X(n)=3/2^{n}*sin(pi/5*n)') axis([0,17,-1000,500]);

分析：(3)该信号为一个指数衰减序列乘一个正弦序列，因为正弦序列在固定区间[-1,1]上波动，所以总体上信号呈现正弦衰减的趋势。分析：(4)该信号为一个指数增长序列与一个正弦序列相乘，故信号呈现正弦增长的趋势。四、总结

根据实验内容和分析讨论，写出自己认为重要的几点结论。

在Matlab 中没有单位取样序列和单位阶跃序列的库函数，在进行该函数的相关运算时要建立文件名为impDT.m 和uDT.m 的函数进行调用。 )(n R N 与)(n u 之间的关系为)()()(N n u n u n R N --=。

在对相关信号仿真前，首先要观察函数自变量和函数值的取值范围，以便

在编写代码时更好的书写变量的取值，更好的反应函数的特性。

实验1离散时间信号的产生与运算

数字信号处理实验报告班级：学号：姓名：word文档可自由复制编辑

实验1离散时间信号的产生与运算一、实验目的 (1)了解离散时间信号的特点。 (2)掌握在计算机中生成及绘制各种常用离散时间信号序列的方法。 (3)掌握序列的加、减、乘、除和平移、反转、尺度变换等基本运算及计算机的实现方法。二、实验原理信号是随时间变化的物理量，而计算机只能处理离散信号。离散信号是在某些不连续的时间上有信号值，而在其它时间点上没有定义的一类信号。离散信号一般可以由连续信号通过模数转换得到。常用的离散信号有单位脉冲序列、单位阶跃序列、复指数序列、正弦信号序列、随机序列等。离散信号的基本运算包括信号的加、减、乘、除。离散信号的时域变换包括信号的平移、反转、尺度变换等。三、实验内容与方法 1、编写程序，生成如下数字信号：sqrt(2*k)u(k错误！未找到引用源。3)， δ(k+5)。 (1) f(k)=sqrt(2*k)u(k错误！未找到引用源。3) 代码： k=(1:10); n=3; u=[(k-n)>=0]; a=sqrt(2*k); stem(k,a.*u); title('sqrt(2*k)u(k 3)的图像'); xlabel('时间(k)');ylabel('幅值f(k)'); 运行图： word文档可自由复制编辑

(2) f(k)= δ(k+5) 代码： k1=-10;k2=0;k=k1:k2; n=-5; %单位脉冲出现的位置 f=[(k-n)==0]; stem(k,f,'filled');title('δ(k+5)序列的图像') xlabel('时间(k)');ylabel('幅值f(k)'); 运行图： word文档可自由复制编辑

matlab实现：常见的离散时间信号

1．单位抽样序列，或称为离散时间冲激，单位冲激： ? ??=01)(n δ 00≠=n n 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即： ???=-01)(k n δ 0≠=n k n 2．单位阶跃序列 ? ??01)(n u 00<≥n n 在MATLAB 中可以利用ones( )函数实现。 );,1(N ones x = 3．正弦序列 )(cos )(0φω+=n A n x 这里， ,,0ωA 和φ都是实数，它们分别称为本正弦信号)(n x 的振幅，角频率和初始相位。 πω200=f 为频率。 4．复正弦序列 n j e n x ω=)( 5．实指数序列 n A n x α=)( 6. 随机序列长度为N 的随机序列基本数学函数参考教材P69页以及随后的使用说明。注意使用行向量，特别是冒号运算符。举例，长度为N 的实指数序列在MATLAB 中实现： n a x N n .^1 :0=-= 1. 单位采样长度为N 的单位采样序列u(n)可以通过下面的MATLAB 命令获得：

u=[1 )1,1(-N zeros ]；延迟M 个采样点的长度为N 的单位采样序列ud(n)(M

用MATL新编实现常用的离散时间信号及其时域运算

用M A T L新编实现常用的离散时间信号及其时域运算公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

实验四用MATLAB实现常用的离散时间信号及其时域运算 —— 摘要：在MATLAB中，只能用向量来表示离散时间信号。与连续信号不同，离散时间信号无法用符号运算来表示。用适当的MATLAB语句表示出信号后，就可以利用MATLAB的绘图命令stem来绘出直观的信号波形图，stem是专门用于绘制离散时间信号的。在MATLAB中离散序列的时域运算和变换不能用符号运算来实现，而必须用向量表示的方法，即在MATLAB中离散序列的相加、相乘需表示成两个向量的相加、相乘，因而参加运算的两序列向量必须有相同的维数。一、实验目的：（1）学习MATLAB语言及其常用指令；（2）学习和掌握用MATLAB语言产生离散时间信号的编程方法；（3）通过编程绘制出离散时间信号的波形，加深理解信号的时域运算。二、实验内容：（1）运用MATLAB的绘图指令绘制离散时间信号；（2）用MATLAB语言实现离散时间信号的时域运算。三、实验原理：（1）单位阶跃序列和单位样值序列。离散时间信号只在某些离散的瞬时给出信号的值，因此，它是时间上不连续的序列。单位阶跃序列和单位样值序列在离散时间信号与系统的分析中是两个非常典型的序列，分别记为u(n)和δ(n)。它们的定义分别如下： 1 n≥0 1 n≥0 u(n)= δ(n)= 0 n<0 0 n≠0

若单位阶跃序列的起始点为n0，单位样值序列出现在n0时刻，则表达式分别为： 1 n≥n0 1 n=n0 u(n-n0)= δ(n-n0)= 0 n

离散时间信号的表示及运算

第2章离散时间信号的表示及运算 2.1 实验目的 ● 学会运用MATLAB 表示的常用离散时间信号； ● 学会运用MATLAB 实现离散时间信号的基本运算。 2.2 实验原理及实例分析 2.2.1 离散时间信号在MATLAB 中的表示离散时间信号是指在离散时刻才有定义的信号，简称离散信号，或者序列。离散序列通常用)(n x 来表示，自变量必须是整数。离散时间信号的波形绘制在MATLAB 中一般用stem 函数。stem 函数的基本用法和plot 函数一样，它绘制的波形图的每个样本点上有一个小圆圈，默认是空心的。如果要实心，需使用参数“fill”、“filled”，或者参数“.”。由于MA TLAB 中矩阵元素的个数有限，所以MA TLAB 只能表示一定时间范围内有限长度的序列；而对于无限序列，也只能在一定时间范围内表示出来。类似于连续时间信号，离散时间信号也有一些典型的离散时间信号。 1. 单位取样序列单位取样序列)(n δ，也称为单位冲激序列，定义为 ) 0()0(0 1)(≠=?? ?=n n n δ （12-1）要注意，单位冲激序列不是单位冲激函数的简单离散抽样，它在n =0处是取确定的值1。在MATLAB 中，冲激序列可以通过编写以下的impDT .m 文件来实现，即 function y=impDT(n) y=(n==0); %当参数为0时冲激为1,否则为0 调用该函数时n 必须为整数或整数向量。【实例2-1】利用MATLAB 的impDT 函数绘出单位冲激序列的波形图。解：MATLAB 源程序为 >>n=-3:3; >>x=impDT(n); >>stem(n,x,'fill'),xlabel('n'),grid on >>title('单位冲激序列') >>axis([-3 3 -0.1 1.1])

离散信号的产生及运算

实验一离散信号的产生及运算一．实验目的： 1．复习和巩固数字信号处理中离散信号的产生和运算 2．学习和掌握用MATLAB 产生离散信号的方法 3．学习和掌握用MATLAB 对离散信号进行运算二．实验原理 1．用MATLAB 函数产生离散信号信号是数字信号处理的最基本内容。没有信号，数字信号处理就没了工作对象。MATLAB7.0 内部提供了大量的函数，用来产生常用的信号波形。例如，三角函数（sin,cos）, 指数函数（exp）,锯齿波函数（sawtooth）, 随机数函数（rand）等。 ⑴产生被噪声污染的正弦信号用随机数函数产生污染的正弦信号。 ⑵产生单位脉冲序列和单位阶跃序列按定义，单位脉冲序列为 0 0 0 1, ( ) 0,n n n n n n 单位阶跃序列为。 0 0 0 1, ( ) 0,n n u n n n n ⑶矩形脉冲信号：在MATLAB 中用rectpuls 函数来表示，其调用形式为： y=rectpuls(t,width)，用以产生一个幅值为1，宽度为width,相对于t=0 点左右对称的矩形波信号，该函数的横坐标范围由向量t 决定，是以t=0 为中心向左右各展开width/2 的范围，width 的默认值为1。例：以t=2T(即t-2×T=0)为对称中心的矩形脉冲信号的MATLAB 源程序如下：（取T=1） t=0:0.001:4; T=1; ft=rectpuls(t-2*T,2*T); plot(t,ft);grid on; axis([0 4 –0.5 1.5]); ⑷周期性矩形波（方波）信号在MATLAB 中用square 函数来表示，其调用形式为：y=square(t,DUTY)，用以产生一个周期为2π、幅值为±1 的周期性方波信号，其中的DUTY 参数表示占空比，即在信号的一个周期中正值所占的百分比。例如频率为30Hz 的周期性方波信号的MATLAB 参考程序如下： t=-0.0625:0.0001:0.0625; y=square(2*pi*30*t,75); plot(t,y);axis([-0.0625 0.0625 –1.5 1.5]);grid on ; 2．MATLAB 中信号的运算乘法和加法：离散信号之间的乘法和加法，是指它的同序号的序列值逐项对应相乘和相加。

离散时间信号表与运算

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

实验一离散时间信号的表示与运算一实验目的 1、熟悉MATLAB 的绘图函数； 2、掌握单位取样序列、单位阶跃序列、矩形序列和正余弦序列的产生方法； 3、掌握离散时间信号基本运算的MATLAB 实现； 4、掌握离散时间信号线性卷积和运算的MATLAB 实现。二实验设备 1、计算机 2、MA TLAB R2007a 仿真软件三实验原理 1）序列相加和相乘设有序列)(1n x 和)(2n x ，它们相加和相乘如下： ) ()()()()()(2121n x n x n x n x n x n x ?=+= 注意，序列相加（相乘）是对应序列值之间的相加（相乘），因此参加运算的两个序列必须具有相同的长度，并且保证位置相对应。如果不相同，在运算前应采用zeros 函数将序列左右补零使其长度相等并且位置相对应。在MATLAB 中，设序列用x1和x2表示，序列相加的语句为：x=x1+x2；然而要注意，序列相乘不能直接用x=x1*x2,该式表示两个矩阵的相乘，而不是对应项的相乘。对应项之间相乘的实现形式是点乘“.*”，实现语句为：x=x1.*x2。 2）序列翻转设有序列：)()(n x n y -=，在翻转运算中，序列的每个值以n=0为中心进行翻转，需要注意的是翻转过程中序列的样值向量翻转的同时，位置向量翻转并取反。MATLAB 中，翻转运算用fliplr 函数实现。设序列)(n x 用样值向量x 和位置向量nx 表述，翻转后的序列 )(n y 用样值向量y 和位置向量ny 描述。 3）序列的移位移位序列)(n x 的移位序列可表示为：)()(0n n x n y -=，其中，00>n 时代表序列右移 0n 个单位；00

实验1 常见离散信号产生和基本运算

实验项目一常见离散信号产生和基本运算 1．实验目的（1）掌握MATLAB 最基本的矩阵运算语句；（2）掌握对常用离散信号的理解与运算实现。 2．实验内容（1）熟悉MATLAB 的使用环境和方法；（2）练习使用基本的向量生成、矩阵运算、绘图等语句；利用冒号（：）生成向量： X1=[1 2 3 4 5] X2=[1.000 1.500 2.000 2.500] X3=[5 4 3 2 1] 分别生成3*3，3*4的全0矩阵，全1矩阵和随机矩阵；分别输入矩阵： 123 456789A = 1.0 1.1 1.22.0 2.1 2.23.0 3.1 3.2 B = 分别计算A+B ，A-B ，A+3，A-4，A*B ，A.*B ，C=inv （A ）,A/B,A./B ；分别计算sin(x1),cos(x1),exp(x1),log(x2),sqrt(x2)。（3）生成以上五种基本离散信号函数；（4）绘出信号zn e n x =)(，当6)12/1(π j z +-=、6)12/1(π j z +=时、 121=z 、62π j z +=、6π j z =时的信号实部和虚部图；（5）绘出信号)1.0*2sin(5.1)(n n x π=的频率是多少？周期是多少？产生一个数字频率为0.9的正弦序列，并显示该信号，说明其周期并绘图。 3．实验技能要求掌握并能灵活运用MATLAB 语句对离散时间信号进行基本建立和运算。 4．实验操作要求在实验操作过程中要注意对基本实验仪器的保护。

5．实验场所魂芯DSP应用实验室 6．实验课后训练实验课后训练以实验报告为表现形式，在实验报告中要对实验过程中出现的问题进行分析和思考，对所测得的数据进行数据处理，并根据结果进行总结。

用MATLAB实现常用的离散时间信号及其时域运算

单位样值序列与连续时间的单位冲激信号的异同。（2）离散时间信号的时域运算。与连续时间系统的研究类似，在离散系统分析中，经常遇到离散时间信号的运算，包括两信号的相加、相乘以及序列自身的移位、反褶、尺度等等，也需要了解在运算过程中序列的表达式以及对应的波形的变化。序列x(n)的移位：x(n-n0) 序列x(n)的反褶：x(-n) 序列x(n)的尺度变换：x(an) 两序列x1(n)与x2(n)的相加减：x1(n) ±x2(n) 两序列与的相乘：x1(n) ·x2(n) （3）学习如何使用MATLAB语言产生离散时间信号并对离散时间信号进行时域运算。四、实验任务：（1）编制用于产生下列信号的通用程序，要求对于任意给定的参数都能实现所要求的信号。调试并运行这些通用的程序。 ①x(n)=Aδ(n-n0) 程序：function un(t1,t2,t0) t=t1:t2; n=length(t); tt=t1:t2; n1=length(tt); f=zeros(1,n); f(1,t0-t1+1)=3; stem(t,f),grid on title('μ￥??3??÷D?o?') axis([t1,t2 -0.2 4])

离散时间信号分析

离散时间信号分析实验目的：利用MA TLAB进行离散时间序列的基本运算，掌握基本的MA TLAB函数的编写和调试方法。实验内容：（1）信号相加 x(n)=x1(n)+x2(n) 当两个相加的序列长度不同时或位置不对应时，首先必须调整二者的位置对齐，然后通过zeros函数左右补零使其长度相等后再相加。下面的参考代码利用函数sigadd说明了这些运算，其验证将在后续实验中进行。 MATLAB参考代码 function[y,n]=sigadd(x1,n1,x2,n2) %implements y(n)=x1(n)+x2(n) %--------------------------------------------- %[y,n]=sigadd(x1,n1,x2,n2) %y=sum sequence over n,which includes n1 and n2 %x1=first sequence over n1 %x2=second sequence over n2(n2 can be different from n1) % n=min(min(n1),min(n2)):max(max(n1),max(n2));%duration of y(n) y1=zeros(1,length(n)); y2=y1; y1(find((n>=min(n1))&(n<=max(n1))==1))=x1;%x1 with duration of y y2(find((n>=min(n2))&(n<=max(n2))==1))=x2;%x2 with duration of y y=y1+y2;%sequence addition （2）信号相乘信号相乘，即两个序列的乘积（或称“点乘”），表达式为： x(n)=x1(n)?x2(n) 在MA TLAB中，用运算符“.*”实现。

用MATLAB实现常用的离散时间信号及其时域运算

用M A T L A B实现常用的离散时间信号及其时域运算 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

实验四用M A T L A B实现常用的离散时间信号及其时域运算 —— 摘要：在MATLAB中，只能用向量来表示离散时间信号。与连续信号不同，离散时间信号无法用符号运算来表示。用适当的MATLAB语句表示出信号后，就可以利用MATLAB的绘图命令stem来绘出直观的信号波形图，stem是专门用于绘制离散时间信号的。在MATLAB中离散序列的时域运算和变换不能用符号运算来实现，而必须用向量表示的方法，即在MATLAB中离散序列的相加、相乘需表示成两个向量的相加、相乘，因而参加运算的两序列向量必须有相同的维数。一、实验目的：（1）学习MATLAB语言及其常用指令；（2）学习和掌握用MATLAB语言产生离散时间信号的编程方法；（3）通过编程绘制出离散时间信号的波形，加深理解信号的时域运算。二、实验内容：（1）运用MATLAB的绘图指令绘制离散时间信号；（2）用MATLAB语言实现离散时间信号的时域运算。三、实验原理：（1）单位阶跃序列和单位样值序列。离散时间信号只在某些离散的瞬时给出信号的值，因此，它是时间上不连续的序列。单位阶跃序列和单位样值序列在离散时间信号与系统的分析中是两个非常典型的序列，分别记为u(n)和δ(n)。它们的定义分别如下： 1 n≥0 1 n≥0 u(n)= δ(n)= 0 n<0 0 n≠0 若单位阶跃序列的起始点为n0，单位样值序列出现在n0时刻，则表达式分别为：

《离散时间信号的表示及运算》

实验一离散时间信号的表示及运算一、实验目的 1．掌握离散时间信号的时域表示； 2．掌握离散时间信号的基本运算； 3．用MA TLAB 表示的常用离散时间信号及其运算； 4．掌握用MA TLAB 描绘二维图形的方法。二、实验原理离散时间信号是指在离散时刻才有定义的信号，简称离散信号，或者序列。离散序列通常用)(n x 来表示，自变量必须是整数。离散时间信号的波形绘制在MATLAB 中一般用stem 函数。对离散时间序列实行基本运算可得到新的序列，这些基本运算主要包括加、减、乘、除、移位、反折等。两个序列的加减乘除是对应离散样点值的加减乘除，因此，可通过MATLAB 的点乘和点除、序列移位和反折来实现。一些常用序列 1．单位冲激序列（单位抽样）)(n δ ?? ?≠==0,00,1)(n n n δ (1) 2．单位阶跃序列)(n u ???=，，01)(n u 00<≥n n (2) 3．矩形序列)(n R N ???=，，01)(n R N 其他10-≤≤N n (3) 4．正弦序列和指数序列正弦序列 )s i n ()(0?ω+=n A n x (4) 式中：A 为幅度，0ω为数字域的频率，它反映了序列变化的速率，?为起始相位。实指数序列 )()(n u a n x n = (5)

式中，a 为实数。当1a 时，序列是发散的。a 为负数时，序列是摆动的。复指数序列 n j e n x )(0)(ωσ+= (6) 它具有实部和虚部，0ω是复正弦的数字域频率。三、实验内容 1．用Matlab 编制程序分别产生单位抽样序列)(n δ、单位阶跃序列)(n u 、矩形序列)()(5n R n x =、正弦序列)8 sin(2)(n n x π=、复指数序列n j e n x )641()(π+=，并画波形图；绘制)(n δ波形绘制n j e n x ][)()2.01.0(π+-=的实部和虚部的波形。