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saludos a todos los seguidores de la
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todas las personas que me están viendo
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en YouTube suscriptores
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en este
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vídeo voy a hablar sobre la transformada
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z
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que es la definición
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y los casos de las regiones de
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convergencia
00:00:31
bueno
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la transformada z
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se utiliza en matemáticas y en
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procesamiento de señales
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para pasar
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una señal
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del tiempo en El dominio del tiempo
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discreto
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a una representación en El dominio de la
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frecuencia completa
00:01:00
es algo digamos
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similar a lo que ocurre con la
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transformada de laplace
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pero
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ya estamos hablando es de tiempo
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discreto
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uno puede pasar fácilmente una señal en
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El dominio del tiempo
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al dominio del tiempo discreto porque es
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como si fuera una señal
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que entra un dispositivo
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y esta señal y este dispositivo muestrea
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valores de esa señal y así digamos
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podemos tener una señal en El dominio
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del tiempo discreto
00:01:42
Bueno entonces definición de la
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transformada z
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para las señales de tipo discreto donde
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existe una sucesión fdk
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la transformada z bilateral
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es Z de fdk es igual a f de Z que es
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igual a la sumatoria desde K desde menos
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infinito hasta infinito
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de la función en El dominio del tiempo
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discreto o sea aquí estamos muestreando
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por números enteros del periodo
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multiplicando por
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es Z a la menos k
00:02:30
Entonces esta es la transformada
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bilateral
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pero al igual que en la transformada de
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la plaza donde se trabaja con una
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integral
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se pueden puede ocurrir que haya señales
00:02:54
que
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en un en un tiempo son cero Y a partir
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de ese tiempo
00:03:01
toma su valor normal como si como si lo
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estuviéramos multiplicando por un
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escalón de heavy
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y entonces eso
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modifica los límites de la integral o en
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este caso en la transformada z modifica
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los límites de la sumatoria
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una señal causal es una señal que en
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todo el tiempo negativo es cero
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por lo tanto la transformada Zeta
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unilateral que vendría siendo para señal
00:03:40
causal es Z de fdk es igual a FZ de la
00:03:45
sumatoria de K igual a cero hasta
00:03:47
infinito de F de kt ojo
00:03:53
muestreando en números enteros del
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periodo
00:03:56
de Z a la menos k
00:04:02
entonces
00:04:04
la representación de la señal en el
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tiempo discreto
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en una expresión en El dominio de la
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frecuencia compleja se puede hacer
00:04:17
siempre y cuando
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esta sumatoria infinita
00:04:23
tenga convergencia
00:04:30
Bueno entonces aquí vamos a hallar un
00:04:34
ejemplo
00:04:36
dice hallar la transformada z de la
00:04:40
función escalón unitario entonces
00:04:43
Z de F de kt es igual a f de Z desde 0
00:04:50
hasta infinito Por qué Porque
00:04:53
el escalón unitario es una señal causal
00:05:01
entonces de F de K por t por Z a la
00:05:06
menos K Esta es la definición de la
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transformada z
00:05:10
Pero entonces si yo como como ya se sabe
00:05:14
el escalón unitario es igual a uno
00:05:16
después de Cero y ahí hasta el infinito
00:05:19
entonces
00:05:21
si yo reemplazo
00:05:23
esta función por uno y ya los límites
00:05:26
están correctos entonces digo que la
00:05:30
transformada z del escalón unitario es
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una suma desde cero hasta infinito de
00:05:34
uno por Z a la menos k
00:05:38
y en cada arranca desde cero
00:05:40
hasta infinito entonces empieza
00:05:43
al acero entonces
00:05:45
1 sobre Z a la cero uno más uno por Z a
00:05:53
la menos 1 y Z en lo menos uno es uno
00:05:56
sobre Z y así 1 sobre Z al cuadrado 1
00:06:00
sobre Z al cubo 1 sobre Z la 4 Entonces
00:06:04
nosotros tenemos que hallar una
00:06:07
expresión
00:06:08
que hasta el infinito sea igual a esta
00:06:12
sumatoria
00:06:16
Bueno entonces
00:06:17
para empezar a entender la transformada
00:06:20
Zeta de una manera más sencilla y poder
00:06:24
resolver esto
00:06:26
vamos a utilizar
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la serie de potencias
00:06:33
la sumatoria de la serie de potencias
00:06:35
dice así
00:06:38
la sumatoria de de n igual a cero hasta
00:06:41
infinito
00:06:42
de X a la n es igual a 1 sobre 1 - x
00:06:50
y entonces la región digamos
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de absoluta convergencia
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es que el valor o la magnitud de X sea
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menor a 1 y así se puede decir que esta
00:07:08
sumatoria es igual a esta expresión
00:07:12
y de allí no es sino acomodarlo a la
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expresión que tenemos acá con la
00:07:17
transformada z
00:07:21
entonces
00:07:22
volvemos a volvemos a expresar
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el escalón unitario
00:07:29
Entonces tenemos sumatoria decaibo a las
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0 hasta infinito de Z a la menos K
00:07:34
dentro empieza uno más Z a la -1 + z a
00:07:38
la menos 2 maceta a la menos 3 más Z a
00:07:40
la menos 4
00:07:42
entonces
00:07:45
si nosotros sacamos
00:07:48
esta Z a la menos uno
00:07:51
sí Y empezamos
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a elevarlo a los diferentes números que
00:07:59
va tomando acá
00:08:03
nos va a quedar así igual que la serie
00:08:05
de potencias que estábamos hablando
00:08:07
Z a la menos 1 a la cero más Z a la
00:08:11
menos 1 a la 1 más Z a la menos 1 a la 2
00:08:15
más Z a la menos 1 a la 3 y así
00:08:18
sucesivamente porque cuando yo hago esto
00:08:23
lo que hago es que estoy multiplicando
00:08:25
los exponentes y me da igual esto de acá
00:08:27
arriba
00:08:31
entonces Z a la menos 1 sería la x
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de la serie de potencias que estábamos
00:08:38
hablando
00:08:39
Entonces al final está toda esta
00:08:42
expresión
00:08:43
vendría siendo
00:08:45
uno sobre uno menos Z a la menos 1 que
00:08:49
vendría siendo
00:08:51
uno sobre uno menos uno sobre Z
00:08:56
porque todo número elevado a la -1 Bueno
00:08:59
yo creo que este nivel no debería estar
00:09:01
especificando tanto no
00:09:03
es uno sobre el número
00:09:06
uno sobre Z a la menos 1 sobre Z y al
00:09:10
final me queda
00:09:11
Z sobre Z menos 1
00:09:16
O sea que esta sería la transformada z
00:09:19
del escalón unitario Z sobre Z -1
00:09:25
bueno
00:09:27
entonces
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como ya habíamos dicho anteriormente
00:09:35
para poder
00:09:38
sacar una expresión que reemplaza esa
00:09:41
sumatoria infinita
00:09:43
hay que tener una convergencia
00:09:49
Sí entonces aquí vamos a empezar a
00:09:52
hablar de las regiones de absoluta
00:09:54
convergencia son tres casos
00:09:58
Y en este caso vamos a hablar
00:10:01
de En qué en qué en qué parte del plano
00:10:05
Z
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deben estar
00:10:10
digamos En qué parte del plano Z debe
00:10:13
estar
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para poder de que de poder igualar esa
00:10:19
sumatoria infinita a una expresión
00:10:22
entonces lo que se presentan son tres
00:10:25
casos
00:10:27
primer caso
00:10:29
si F K es 0
00:10:31
para K menor que 0
00:10:35
la región de absoluta convergencia de
00:10:38
fdk es el área por fuera del círculo
00:10:41
centrado en el origen del plano Z con
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radio r
00:10:47
entonces
00:10:49
vamos a ver un ejemplo
00:10:52
miren si la función ojo la función en El
00:10:57
dominio del tiempo discreto
00:10:59
es cero para cuando cae menor que cero
00:11:02
entonces aquí tenemos un ejemplo dice XD
00:11:06
acá es 2 a la menos K
00:11:09
si cae mayor o igual que 0 y 0 para otro
00:11:13
valor o sea estamos hablando de una
00:11:15
señal causal
00:11:18
sí Y ese es el primer caso de la región
00:11:21
de absoluta convergencia
00:11:23
que es el área por fuera del círculo
00:11:26
centrado en el origen del plano Z
00:11:30
Entonces vamos a hallar la transformada
00:11:33
z de esta de esta función
00:11:38
x de Z es la sumatoria de 0 hasta
00:11:41
infinito de 2 a la menos K por Z a la
00:11:44
menos k y entonces empezamos 1 porque
00:11:48
empieza 0 y 0 1 más
00:11:52
aquí
00:11:56
2 Z a la menos 1 entonces claro
00:12:02
2 Z a la menos uno por uno entonces uno
00:12:05
por menos uno menos uno entonces esto
00:12:09
queda 2 Z a la menos uno igual acá 2 Z a
00:12:13
la menos 2 2z a la menos 3 y todo esto
00:12:17
lo hacemos Es para hallar la x de la
00:12:19
serie de potencia que estamos hablando
00:12:21
anteriormente
00:12:23
Al final nos queda que x de Z es igual a
00:12:27
1 sobre 1 - 1 sobre 2 Z
00:12:34
que es la x de la serie de potencias
00:12:37
hacemos álgebra
00:12:41
empezamos a sumar es fraccionario y así
00:12:44
y al final nos queda
00:12:48
Z sobre Z menos un medio Pero entonces
00:12:52
necesitamos que que esa sumatoria
00:12:56
converja
00:12:59
y para ello hay que Hallar el el la
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región de convergencia
00:13:06
para poder igualar esa sumatoria
00:13:08
infinita de 2 a la menos K o Z la menos
00:13:13
k de 0 hasta infinito a Z sobre Z menos
00:13:17
un medio
00:13:20
Entonces
00:13:21
como estamos utilizando la serie de
00:13:24
potencias
00:13:26
nos dice que
00:13:28
x la magnitud x debe ser menor que 1
00:13:34
Entonces en este caso miren uno sobre
00:13:38
uno menos uno sobre 2 Z y ojo tiene que
00:13:41
ser x no es la no es la de por acá
00:13:43
porque aquí ya tiene álgebra esto se
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hace Es para simplificar y empezar a
00:13:49
trabajar en la transformada Z pero la x
00:13:52
es esta
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estamos haciendo una analogía uno sobre
00:13:57
dos Zetas entonces uno sobre doseta
00:14:00
menos 1
00:14:03
y esto nos queda uno menor que 2 Z y
00:14:08
esto queda Z mayor que un medio pero ojo
00:14:11
es la magnitud de Z porque aquí hay un
00:14:14
error es por eso por eso están entre
00:14:16
estas barras la magnitud de Z mayor a un
00:14:20
medio
00:14:22
entonces aquí estamos hablando del plano
00:14:24
Z
00:14:26
y estamos viendo que toda la el área por
00:14:30
fuera de un medio o sea un círculo
00:14:33
centrado en el origen con un radio de un
00:14:36
medio todo lo que está fuera es
00:14:39
la convergencia
00:14:43
es la región de convergencia en este
00:14:45
caso
00:14:48
y ojo se puede entender porque como
00:14:50
estamos hablando
00:14:52
de frecuencia compleja y estamos
00:14:56
hablando de la magnitud de Z entonces
00:14:58
ahí se puede entender el porqué del
00:15:00
círculo
00:15:03
segundo caso
00:15:05
si fk es 0
00:15:08
para K mayor que 0 la región de absoluta
00:15:12
convergencia de fk es el área dentro del
00:15:15
círculo central en el origen del plano Z
00:15:18
con radio r
00:15:20
O sea si la función es cero para
00:15:24
K mayor que cero
00:15:27
Entonces ya no hablamos ya no hablamos
00:15:30
del área por fuera sino que estamos
00:15:33
hablando del área dentro del círculo
00:15:37
Entonces nos queda
00:15:38
como un ejemplo para poder para poder
00:15:41
entender este segundo caso tenemos x dk
00:15:46
de 3 a la k si K es menor que cero y
00:15:52
cero para otro valor Entonces estamos
00:15:54
cumpliendo con la condición que nos dice
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el segundo caso
00:16:00
entonces empezamos xdz desde K igual a
00:16:03
cero hasta menos infinito entonces de 3
00:16:05
a la k por Z a la menos K entonces
00:16:08
empezamos
00:16:09
1 + 3 a la menos 1 por Z a la 1 más 3 a
00:16:15
la menos 2 por Z 2 Entonces esto nos
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queda que x vendría siendo Z sobre 3
00:16:22
Esta es la x volviendo a los mismos
00:16:25
repitiendo lo que ya dije
00:16:27
si estamos tratando con series de
00:16:32
potencia
00:16:33
Entonces nos queda x de Z es igual a 1
00:16:37
sobre 1 - Z sobre 3
00:16:42
haciendo el álgebra nos queda 3 sobre 3
00:16:45
- Z
00:16:49
listo
00:16:52
Entonces
00:16:53
xdz al final me queda 3 sobre 3 - Z pero
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ojo
00:16:59
la x es Z sobre 3
00:17:03
entonces la magnitud de Z sobre 3 menor
00:17:07
que 1 es igual a la magnitud de Z
00:17:13
menor que 3 o sea tenemos que cumplir
00:17:15
esta desigualdad
00:17:18
para que haya
00:17:20
convergencia y como estamos hablando del
00:17:25
segundo caso miren que
00:17:27
miren que estamos hablando del interior
00:17:30
del círculo
00:17:35
Entonces
00:17:36
si se cumplió
00:17:38
damos revisando los tres casos y vamos
00:17:42
Cómo se va cumpliendo cada uno
00:17:45
Bueno Este es el tercer caso
00:17:48
y digamos que es como uno de los de los
00:17:51
de los más complicados Pero de todas
00:17:54
maneras tampoco es que sea
00:17:56
dice si fdk contiene valores para K
00:18:00
mayor que 0 y K menor que cero la región
00:18:03
de absoluta convergencia defeca es el
00:18:06
área entre dos círculos centrados en el
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origen del plano Z con radio R1 y r2
00:18:14
donde R1 es menor que r2 es decir R1 es
00:18:20
menor que la magnitud de Z y al su vez
00:18:22
es menor que el radio 2
00:18:25
entonces para poder ejemplificar esto
00:18:30
tenemos esta función FX de acá perdón
00:18:34
de 3 a la k si cae menor que 0 y 2 a la
00:18:39
menos K si K es mayor o igual que 0
00:18:43
Entonces esto nos queda dos sumatorias
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nos queda Ojo con esto aquí Este es
00:18:50
menor y este es mayor o igual o sea que
00:18:52
en las dos sumatorias no podemos incluir
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el cero
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Y eso tiene una repercusión
00:19:00
tenemos que K
00:19:02
desde menos 1 hasta menos infinito de 3
00:19:05
a la k por Z a la menos K más desde la
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sumatoria de cada es igual a cero hasta
00:19:11
infinito de 2 a la menos K por Z a la
00:19:14
menos k
00:19:16
entonces la cuestión es así
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primero tenemos que hallar la
00:19:21
convergencia o la expresión
00:19:24
si converge
00:19:26
esta sumatoria infinita y luego esta y
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sumarla a la 2
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en la transformada z como estamos
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hablando de
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sumatorias se puede decir que las
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constantes pueden salir
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porque lógico es un factor común y
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estamos hablando de una sumatoria
00:19:51
y también hay una linealidad porque yo
00:19:54
puedo ir sumando las
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las funciones por tramos
00:20:02
siempre y cuando estén Pues están
00:20:04
contenidas en el en el infinito desde
00:20:08
menos infinito hasta infinito
00:20:10
Entonces tenemos que x de Z es la
00:20:14
sumatoria de estas dos sumatorias
00:20:18
entonces empezamos con esta primero pero
00:20:21
ojo
00:20:22
para poder hacer series de potencias
00:20:27
debemos empezar desde cero O sea desde
00:20:30
acá igual a cero y mire que esto aquí
00:20:32
está corrido
00:20:33
empieza desde menos 1 hasta infinito
00:20:35
hasta menos infinito Entonces en ese
00:20:39
caso que se debe hacer
00:20:42
Hallar el 0 que se Entonces sería 3 a la
00:20:46
cero por Z a la menos 0 eso me da 1
00:20:51
Entonces qué hago yo se lo sumo a la
00:20:54
sumatoria y al mismo tiempo se lo resto
00:20:57
entonces tomo un paréntesis donde estoy
00:21:01
sumando el 1 y hallo la expresión en la
00:21:05
que converge la suma que sería 1 sobre 1
00:21:09
- Z a la sobre 3 y luego le resto 1
00:21:12
Entonces no estoy alterando la expresión
00:21:18
eso al final me queda Z sobre 3 - Z
00:21:23
aquí si es si se puede hacer de la de la
00:21:27
forma normal desde cero hasta infinito
00:21:29
entonces me queda que la transformada
00:21:31
Zeta es de 2 a la menos K por Z a la
00:21:34
menos K es igual a 2 Z sobre 2 Z - 1
00:21:39
al yo sumar estas dos expresiones como
00:21:41
aparece aquí al final me queda 5z sobre
00:21:45
3 - Z por 2 Z - 1
00:21:51
Entonces yo aquí tengo área de
00:21:55
convergencia de
00:21:58
dos sumatorias y por eso es que ahí se
00:22:02
me genera una doble desigualdad
00:22:06
en este caso sería que Z sobre 3 sea
00:22:12
menor que 1 y que uno sobre dos Z sea
00:22:15
menor que 1 Entonces esto me queda así
00:22:20
mire
00:22:22
Z menor que 3 pero acá
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y a su vez tiene que ser mayor que
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aumento me queda esta rosca Esta es la
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región de convergencia de esa de esa
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función que en El dominio del tiempo
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discreto que estábamos trabajando allí
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bueno esto ha sido todo por este vídeo