
【计】 discrete-time variable
【计】 discrete time; random time
variable
【计】 V; variable
【化】 variable
【医】 variance
离散时间变量(Discrete-time variable)指在时间轴上仅取非连续、可数数值的物理量或数学对象,其变化仅发生在特定时间点而非任意时刻。该术语广泛应用于信号处理、控制理论和计算机科学领域。以下是核心解析:
数学定义与表示
离散时间变量通常以序列形式表达为$x[n]$,其中$n$为整数时间索引(如$n=0,1,2,...$),表征信号在时间点$t=nT$的采样值。区别于连续时间变量的连续函数形式$x(t)$,离散变量仅在周期时间间隔$T$处存在有效数据。
工程应用特征
在数字信号处理系统中,离散时间变量对应经过采样保持电路处理后的量化数据。例如模数转换器(ADC)的输出即为典型离散时间信号,其时间分辨率由采样频率决定。控制系统中的Z变换正是为分析此类变量而发展的数学工具。
与连续变量的本质差异
根据《IEEE信号处理术语标准》,离散时间变量的定义域为可数集合,其微分方程对应为差分方程。这种离散性导致频谱分析需采用离散傅里叶变换(DFT),而非连续信号的傅里叶变换。
计算机科学实现
在数据结构中,离散时间变量常映射为数组或链表元素,时间索引对应存储地址偏移量。实时系统中通过定时器中断实现离散时间控制,确保变量更新严格遵循预设时间步长。
离散时间变量是一个数学和工程学中的基础概念,通常用于描述在特定时间点而非连续时间段内发生的变化。以下是详细解释:
离散时间变量仅在离散的、不连续的时间点上被定义或观测,其时间轴由一系列间隔的瞬间组成。例如:
离散时间变量常见于以下领域:
离散时间变量与“离散数值”不同。例如,每日气温(离散时间变量)的数值本身可以是连续的(如25.3℃),但时间维度上是离散的。若数值也离散(如整数),则称为离散数值的离散时间变量。
通过这种分立的观测方式,离散时间变量更便于计算机处理、存储和分析,是数字时代的核心建模工具之一。
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