ZTRANS.LOG 25 KB

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879808182838485868788899091929394959697989910010110210310410510610710810911011111211311411511611711811912012112212312412512612712812913013113213313413513613713813914014114214314414514614714814915015115215315415515615715815916016116216316416516616716816917017117217317417517617717817918018118218318418518618718818919019119219319419519619719819920020120220320420520620720820921021121221321421521621721821922022122222322422522622722822923023123223323423523623723823924024124224324424524624724824925025125225325425525625725825926026126226326426526626726826927027127227327427527627727827928028128228328428528628728828929029129229329429529629729829930030130230330430530630730830931031131231331431531631731831932032132232332432532632732832933033133233333433533633733833934034134234334434534634734834935035135235335435535635735835936036136236336436536636736836937037137237337437537637737837938038138238338438538638738838939039139239339439539639739839940040140240340440540640740840941041141241341441541641741841942042142242342442542642742842943043143243343443543643743843944044144244344444544644744844945045145245345445545645745845946046146246346446546646746846947047147247347447547647747847948048148248348448548648748848949049149249349449549649749849950050150250350450550650750850951051151251351451551651751851952052152252352452552652752852953053153253353453553653753853954054154254354454554654754854955055155255355455555655755855956056156256356456556656756856957057157257357457557657757857958058158258358458558658758858959059159259359459559659759859960060160260360460560660760860961061161261361461561661761861962062162262362462562662762862963063163263363463563663763863964064164264364464564664764864965065165265365465565665765865966066166266366466566666766866967067167267367467567667767867968068168268368468568668768868969069169269369469569669769869970070170270370470570670770870971071171271371471571671771871972072172272372472572672772872973073173273373473573673773873974074174274374474574674774874975075175275375475575675775875976076176276376476576676776876977077177277377477577677777877978078178278378478578678778878979079179279379479579679779879980080180280380480580680780880981081181281381481581681781881982082182282382482582682782882983083183283383483583683783883984084184284384484584684784884985085185285385485585685785885986086186286386486586686786886987087187287387487587687787887988088188288388488588688788888989089189289389489589689789889990090190290390490590690790890991091191291391491591691791891992092192292392492592692792892993093193293393493593693793893994094194294394494594694794894995095195295395495595695795895996096196296396496596696796896997097197297397497597697797897998098198298398498598698798898999099199299399499599699799899910001001100210031004100510061007100810091010101110121013101410151016101710181019102010211022102310241025102610271028102910301031103210331034103510361037103810391040104110421043104410451046104710481049105010511052105310541055105610571058105910601061106210631064106510661067106810691070107110721073107410751076107710781079108010811082108310841085108610871088108910901091109210931094109510961097109810991100110111021103110411051106110711081109111011111112111311141115111611171118111911201121112211231124112511261127112811291130113111321133113411351136113711381139114011411142114311441145114611471148114911501151115211531154115511561157115811591160116111621163116411651166116711681169117011711172117311741175117611771178117911801181118211831184118511861187118811891190119111921193119411951196119711981199120012011202120312041205120612071208120912101211121212131214121512161217121812191220122112221223122412251226122712281229123012311232123312341235123612371238123912401241124212431244124512461247124812491250125112521253125412551256125712581259126012611262126312641265126612671268126912701271127212731274127512761277127812791280128112821283128412851286128712881289129012911292129312941295129612971298129913001301130213031304130513061307130813091310131113121313131413151316131713181319132013211322132313241325132613271328132913301331133213331334133513361337133813391340134113421343134413451346134713481349135013511352135313541355135613571358135913601361136213631364136513661367136813691370137113721373137413751376137713781379138013811382138313841385138613871388138913901391139213931394139513961397139813991400140114021403140414051406140714081409141014111412141314141415141614171418141914201421142214231424142514261427142814291430143114321433143414351436143714381439144014411442144314441445144614471448144914501451145214531454145514561457145814591460146114621463146414651466146714681469147014711472147314741475147614771478147914801481148214831484148514861487148814891490149114921493149414951496149714981499150015011502150315041505150615071508150915101511151215131514151515161517151815191520152115221523152415251526152715281529
  1. REDUCE 3.6, 15-Jul-95, patched to 6 Mar 96 ...
  2. % test file for ztrans package
  3. %
  4. operator f;
  5. operator g;
  6. operator h;
  7. % Examples for Z transformation
  8. ztrans(1,n,z);
  9. z
  10. -------
  11. z - 1
  12. ztrans(a,n,z);
  13. a*z
  14. -------
  15. z - 1
  16. ztrans((-1)^n,n,z);
  17. z
  18. -------
  19. z + 1
  20. ztrans(n,n,z);
  21. z
  22. --------------
  23. 2
  24. z - 2*z + 1
  25. ztrans(n^2,n,z);
  26. z*(z + 1)
  27. ---------------------
  28. 3 2
  29. z - 3*z + 3*z - 1
  30. ztrans(n^k,n,z);
  31. k
  32. ztrans(n ,n,z)
  33. % should be output=input
  34. ztrans((-1)^n*n^2,n,z);
  35. z*( - z + 1)
  36. ---------------------
  37. 3 2
  38. z + 3*z + 3*z + 1
  39. ztrans(binomial(n,m),n,z);
  40. z
  41. ------------------
  42. m
  43. (z - 1) *(z - 1)
  44. ztrans((-1)^n*binomial(n,m),n,z);
  45. z
  46. ---------------------
  47. m
  48. ( - z - 1) *(z + 1)
  49. ztrans(binomial(n+k,m),n,z);
  50. k
  51. z *z
  52. ------------------
  53. m
  54. (z - 1) *(z - 1)
  55. ztrans(a^n,n,z);
  56. - z
  57. -------
  58. a - z
  59. ztrans(a^(n-1),n,z);
  60. - z
  61. -----------
  62. a*(a - z)
  63. ztrans(a^(n+k),n,z);
  64. k
  65. - a *z
  66. ---------
  67. a - z
  68. ztrans((-1)^n*a^n,n,z);
  69. z
  70. -------
  71. a + z
  72. ztrans(1-a^n,n,z);
  73. z*(a - 1)
  74. ------------------
  75. 2
  76. a*z - a - z + z
  77. ztrans(n*a^n,n,z);
  78. a*z
  79. -----------------
  80. 2 2
  81. a - 2*a*z + z
  82. ztrans(n^3*a^n,n,z);
  83. 2 2
  84. a*z*(a + 4*a*z + z )
  85. -------------------------------------
  86. 4 3 2 2 3 4
  87. a - 4*a *z + 6*a *z - 4*a*z + z
  88. ztrans(binomial(n,m)*a^n,n,z);
  89. m
  90. - a *z
  91. ---------------------
  92. m
  93. ( - a + z) *(a - z)
  94. ztrans(1/(n+1),n,z);
  95. z
  96. log(-------)*z
  97. z - 1
  98. ztrans(1/(n+2),n,z);
  99. z
  100. z*(log(-------)*z - 1)
  101. z - 1
  102. ztrans((-1)^(n)/(n+1),n,z);
  103. z
  104. - log(-------)*z
  105. z + 1
  106. ztrans((-1)^(n)/(n+2),n,z);
  107. z
  108. z*(log(-------)*z + 1)
  109. z + 1
  110. ztrans(a^(n-1)/(n+1),n,z);
  111. - z
  112. log(-------)*z
  113. a - z
  114. ----------------
  115. 2
  116. a
  117. ztrans(a^(n+k)/(n+1),n,z);
  118. k - z
  119. a *log(-------)*z
  120. a - z
  121. -------------------
  122. a
  123. ztrans(a^n/factorial(n),n,z);
  124. a/z
  125. e
  126. ztrans((n+1)*a^n/factorial(n),n,z);
  127. a/z
  128. e *(a + z)
  129. --------------
  130. z
  131. ztrans(1/factorial(n-1),n,z);
  132. 1
  133. ***** ERROR: zero divisor in sum(---------------------,n,0,infinity)
  134. n
  135. z *factorial(n - 1)
  136. % ERROR message o.k.
  137. ztrans((-1)^n/factorial(2*n+1),n,z);
  138. 1
  139. sqrt(z)*sin(---------)
  140. sqrt(z)
  141. ztrans((-1)^n/factorial(2*n),n,z);
  142. 1
  143. cos(---------)
  144. sqrt(z)
  145. ztrans(1/factorial(2*n+1),n,z);
  146. 1
  147. sqrt(z)*sinh(---------)
  148. sqrt(z)
  149. ztrans(1/factorial(2*n-1),n,z);
  150. 1
  151. ztrans(--------------------,n,z)
  152. factorial(2*n - 1)
  153. ztrans(1/factorial(2*n+3),n,z);
  154. 1
  155. z*(sqrt(z)*sinh(---------) - 1)
  156. sqrt(z)
  157. ztrans(1/factorial(2*n),n,z);
  158. 1
  159. cosh(---------)
  160. sqrt(z)
  161. ztrans(1/factorial(2*n+2),n,z);
  162. 1
  163. z*(cosh(---------) - 1)
  164. sqrt(z)
  165. ztrans(a^n/factorial(2*n+1),n,z);
  166. sqrt(a)
  167. sqrt(z)*sinh(---------)
  168. sqrt(z)
  169. -------------------------
  170. sqrt(a)
  171. ztrans(a^n/factorial(2*n),n,z);
  172. sqrt(a)
  173. cosh(---------)
  174. sqrt(z)
  175. ztrans(e^(a*n),n,z);
  176. - z
  177. --------
  178. a
  179. e - z
  180. ztrans(e^(a*(n+k)),n,z);
  181. a*k
  182. - e *z
  183. -----------
  184. a
  185. e - z
  186. ztrans(sinh(a*n),n,z);
  187. - sinh(a)*z
  188. ----------------------
  189. 2
  190. 2*cosh(a)*z - z - 1
  191. ztrans(cosh(a*n),n,z);
  192. z*(cosh(a) - z)
  193. ----------------------
  194. 2
  195. 2*cosh(a)*z - z - 1
  196. ztrans(sinh(a*n+p),n,z);
  197. - z*(sinh(a - p) + sinh(p)*z)
  198. --------------------------------
  199. 2
  200. 2*cosh(a)*z - z - 1
  201. ztrans(cosh(a*n+p),n,z);
  202. z*(cosh(a - p) - cosh(p)*z)
  203. -----------------------------
  204. 2
  205. 2*cosh(a)*z - z - 1
  206. ztrans(a^n*sinh(a*n),n,z);
  207. - sinh(a)*a*z
  208. -------------------------
  209. 2 2
  210. 2*cosh(a)*a*z - a - z
  211. ztrans(a^n*cosh(a*n),n,z);
  212. z*(cosh(a)*a - z)
  213. -------------------------
  214. 2 2
  215. 2*cosh(a)*a*z - a - z
  216. ztrans(n*sinh(a*n),n,z);
  217. 2
  218. sinh(a)*z*(z - 1)
  219. ------------------------------------------------------------
  220. 2 2 3 4 2
  221. 4*cosh(a) *z - 4*cosh(a)*z - 4*cosh(a)*z + z + 2*z + 1
  222. ztrans(n*cosh(a*n),n,z);
  223. 2
  224. z*(cosh(a)*z + cosh(a) - 2*z)
  225. ------------------------------------------------------------
  226. 2 2 3 4 2
  227. 4*cosh(a) *z - 4*cosh(a)*z - 4*cosh(a)*z + z + 2*z + 1
  228. ztrans(n^2*a^n*sinh(b*n),n,z);
  229. 2 4 2 2 2 4 3 3 6
  230. (sinh(b)*a*z*( - 4*cosh(b) *a *z - 4*cosh(b) *a *z + 16*cosh(b)*a *z + a
  231. 4 2 2 4 6 4 4 4 3 5 3
  232. - 5*a *z - 5*a *z + z ))/(16*cosh(b) *a *z - 32*cosh(b) *a *z
  233. 3 3 5 2 6 2 2 4 4
  234. - 32*cosh(b) *a *z + 24*cosh(b) *a *z + 48*cosh(b) *a *z
  235. 2 2 6 7 5 3 3 5
  236. + 24*cosh(b) *a *z - 8*cosh(b)*a *z - 24*cosh(b)*a *z - 24*cosh(b)*a *z
  237. 7 8 6 2 4 4 2 6 8
  238. - 8*cosh(b)*a*z + a + 4*a *z + 6*a *z + 4*a *z + z )
  239. ztrans(sin(b*n),n,z);
  240. - sin(b)*z
  241. ---------------------
  242. 2
  243. 2*cos(b)*z - z - 1
  244. ztrans(cos(b*n),n,z);
  245. z*(cos(b) - z)
  246. ---------------------
  247. 2
  248. 2*cos(b)*z - z - 1
  249. ztrans(sin(b*n+p),n,z);
  250. - z*(sin(b - p) + sin(p)*z)
  251. ------------------------------
  252. 2
  253. 2*cos(b)*z - z - 1
  254. ztrans(cos(b*n+p),n,z);
  255. z*(cos(b - p) - cos(p)*z)
  256. ---------------------------
  257. 2
  258. 2*cos(b)*z - z - 1
  259. ztrans(e^(a*n)*sin(b*n),n,z);
  260. a
  261. - e *sin(b)*z
  262. ---------------------------
  263. a 2*a 2
  264. 2*e *cos(b)*z - e - z
  265. ztrans(e^(a*n)*cos(b*n),n,z);
  266. a
  267. z*(e *cos(b) - z)
  268. ---------------------------
  269. a 2*a 2
  270. 2*e *cos(b)*z - e - z
  271. ztrans((-1)^n*e^(a*n)*sin(b*n),n,z);
  272. a
  273. - e *sin(b)*z
  274. ---------------------------
  275. a 2*a 2
  276. 2*e *cos(b)*z + e + z
  277. ztrans((-1)^n*e^(a*n)*cos(b*n),n,z);
  278. a
  279. z*(e *cos(b) + z)
  280. ---------------------------
  281. a 2*a 2
  282. 2*e *cos(b)*z + e + z
  283. ztrans(n*sin(b*n),n,z);
  284. 2
  285. sin(b)*z*(z - 1)
  286. ---------------------------------------------------------
  287. 2 2 3 4 2
  288. 4*cos(b) *z - 4*cos(b)*z - 4*cos(b)*z + z + 2*z + 1
  289. ztrans(n*cos(b*n),n,z);
  290. 2
  291. z*(cos(b)*z + cos(b) - 2*z)
  292. ---------------------------------------------------------
  293. 2 2 3 4 2
  294. 4*cos(b) *z - 4*cos(b)*z - 4*cos(b)*z + z + 2*z + 1
  295. ztrans(n^2*a^n*sin(b*n),n,z);
  296. 2 4 2 2 2 4 3 3 6
  297. (sin(b)*a*z*( - 4*cos(b) *a *z - 4*cos(b) *a *z + 16*cos(b)*a *z + a
  298. 4 2 2 4 6 4 4 4 3 5 3
  299. - 5*a *z - 5*a *z + z ))/(16*cos(b) *a *z - 32*cos(b) *a *z
  300. 3 3 5 2 6 2 2 4 4 2 2 6
  301. - 32*cos(b) *a *z + 24*cos(b) *a *z + 48*cos(b) *a *z + 24*cos(b) *a *z
  302. 7 5 3 3 5 7 8
  303. - 8*cos(b)*a *z - 24*cos(b)*a *z - 24*cos(b)*a *z - 8*cos(b)*a*z + a
  304. 6 2 4 4 2 6 8
  305. + 4*a *z + 6*a *z + 4*a *z + z )
  306. ztrans(cos(b*(n+1))/(n+1),n,z);
  307. z
  308. log(------------------------------)*z
  309. 2
  310. sqrt( - 2*cos(b)*z + z + 1)
  311. ztrans(sin(b*(n+1))/(n+1),n,z);
  312. sin(b)
  313. - atan(------------)*z
  314. cos(b) - z
  315. ztrans(cos(b*(n+2))/(n+2),n,z);
  316. z
  317. z*( - cos(b) + log(------------------------------)*z)
  318. 2
  319. sqrt( - 2*cos(b)*z + z + 1)
  320. ztrans((-1)^(n)*cos(b*(n+1))/(n+1),n,z);
  321. 2 3
  322. sqrt(2*cos(b)*z + z + 1)
  323. - log(----------------------------)*z
  324. sqrt(z)
  325. ztrans((-1)^(n)*sin(b*(n+1))/(n+1),n,z);
  326. sin(b)
  327. atan(------------)*z
  328. cos(b) + z
  329. ztrans(cos(b*n)/factorial(n),n,z);
  330. cos(b)/z sin(b)
  331. e *cos(--------)
  332. z
  333. ztrans(sin(b*n)/factorial(n),n,z);
  334. cos(b)/z sin(b)
  335. e *sin(--------)
  336. z
  337. ztrans(a*f(n)+b*g(n)+c*h(n),n,z);
  338. ztrans(f(n),n,z)*a + ztrans(g(n),n,z)*b + ztrans(h(n),n,z)*c
  339. ztrans(sum(f(k)*g(n-k),k,0,n),n,z);
  340. ztrans(f(n),n,z)*ztrans(g(n),n,z)
  341. ztrans(sum(f(k),k,0,n),n,z);
  342. ztrans(f(n),n,z)*z
  343. --------------------
  344. z - 1
  345. ztrans(sum(f(k),k,-2,n),n,z);
  346. 2
  347. (z*( - f(-1)*z + f(-1) - f(-2)*z + f(-2) + ztrans(f(n - 2),n,z)
  348. 2
  349. + ztrans(f(n - 2),n,z)*z - ztrans(f(n - 2),n,z)))/(z - 1)
  350. ztrans(sum(f(k),k,3,n),n,z);
  351. 2 2
  352. - f(2) - f(1)*z - f(0)*z + ztrans(f(n),n,z)*z
  353. --------------------------------------------------
  354. z*(z - 1)
  355. ztrans(sum(f(k),k,0,n+2),n,z);
  356. 2 2
  357. (z*( - f(1)*z + f(1) - f(0)*z + f(0) + ztrans(f(n),n,z) + ztrans(f(n),n,z)*z
  358. - ztrans(f(n),n,z)))/(z - 1)
  359. ztrans(sum(f(k),k,0,n-3),n,z);
  360. 2 2
  361. ztrans(f(n),n,z)*z - ztrans(f(n),n,z)*z + ztrans(f(n),n,z)
  362. --------------------------------------------------------------
  363. 2
  364. z *(z - 1)
  365. ztrans(sum(f(k),k,-2,n+3),n,z);
  366. 2 3 4
  367. (z*( - f(2)*z + f(2) - f(1)*z + f(1) - f(0)*z + f(0) - f(-1)*z + f(-1)
  368. 5 5
  369. - f(-2)*z + f(-2) + ztrans(f(n - 2),n,z) + ztrans(f(n - 2),n,z)*z
  370. - ztrans(f(n - 2),n,z)))/(z - 1)
  371. ztrans(sum(1/factorial(k),k,0,n),n,z);
  372. 1/z
  373. e *z
  374. --------
  375. z - 1
  376. ztrans(sum(1/factorial(k+2),k,0,n),n,z);
  377. 2 1/z
  378. z *(e *z - z - 1)
  379. ---------------------
  380. z - 1
  381. ztrans(n^2*sum(1/factorial(k),k,0,n),n,z);
  382. 1/z 3 2
  383. e *(2*z + 2*z - 3*z + 1)
  384. ------------------------------
  385. 3 2
  386. z*(z - 3*z + 3*z - 1)
  387. ztrans(sum(n^2/factorial(k),k,0,n),n,z);
  388. 1/z 3 2
  389. e *(2*z + 2*z - 3*z + 1)
  390. ------------------------------
  391. 3 2
  392. z*(z - 3*z + 3*z - 1)
  393. ztrans(sum(1/k,k,0,n),n,z);
  394. 1
  395. ***** ERROR: zero divisor in sum(------,n,0,infinity)
  396. n
  397. z *n
  398. % ERROR o.k.
  399. ztrans(sum(1/(k+1),k,0,n),n,z);
  400. z 2
  401. log(-------)*z
  402. z - 1
  403. -----------------
  404. z - 1
  405. ztrans(sum(1/(k+3),k,0,n),n,z);
  406. 2 z 2
  407. z *(2*log(-------)*z - 2*z - 1)
  408. z - 1
  409. ----------------------------------
  410. 2*(z - 1)
  411. ztrans(f(n+k),n,z);
  412. ztrans(f(k + n),n,z)
  413. % output=input
  414. ztrans(f(n+2),n,z);
  415. z*( - f(1) - f(0)*z + ztrans(f(n),n,z)*z)
  416. ztrans(f(n-k),n,z);
  417. ztrans(f( - k + n),n,z)
  418. % output=input
  419. ztrans(f(n-3),n,z);
  420. ztrans(f(n - 3),n,z)
  421. % output=input
  422. ztrans(a^n*f(n),n,z);
  423. z
  424. ztrans(f(n),n,---)
  425. a
  426. ztrans(n*f(n),n,z);
  427. - df(ztrans(f(n),n,z),z)*z
  428. ztrans(1/a^n,n,z);
  429. a*z
  430. ---------
  431. a*z - 1
  432. ztrans(1/a^(n+1),n,z);
  433. z
  434. ---------
  435. a*z - 1
  436. ztrans(1/a^(n-1),n,z);
  437. 2
  438. a *z
  439. ---------
  440. a*z - 1
  441. ztrans(2*n+n^2-3/4*n^3,n,x);
  442. 2
  443. x*(9*x - 28*x + 1)
  444. --------------------------------
  445. 4 3 2
  446. 4*(x - 4*x + 6*x - 4*x + 1)
  447. ztrans(n^2*cos(n*x),n,z);
  448. 3 4 3 2 6 4 2
  449. (z*( - 4*cos(x) *z + 4*cos(x) *z + cos(x)*z + 9*cos(x)*z - 9*cos(x)*z
  450. 5 4 4 3 5 3 3
  451. - cos(x) - 4*z + 4*z))/(16*cos(x) *z - 32*cos(x) *z - 32*cos(x) *z
  452. 2 6 2 4 2 2 7 5
  453. + 24*cos(x) *z + 48*cos(x) *z + 24*cos(x) *z - 8*cos(x)*z - 24*cos(x)*z
  454. 3 8 6 4 2
  455. - 24*cos(x)*z - 8*cos(x)*z + z + 4*z + 6*z + 4*z + 1)
  456. ztrans((1+n)^2*f(n),n,z);
  457. 2
  458. df(ztrans(f(n),n,z),z,2)*z - df(ztrans(f(n),n,z),z)*z + ztrans(f(n),n,z)
  459. ztrans(n^2*f(n),n,z);
  460. z*(df(ztrans(f(n),n,z),z,2)*z + df(ztrans(f(n),n,z),z))
  461. ztrans(n/factorial(n),n,z);
  462. 1/z
  463. e
  464. ------
  465. z
  466. ztrans(n^2/factorial(n),n,z);
  467. 1/z
  468. e *(z + 1)
  469. --------------
  470. 2
  471. z
  472. ztrans(a^n/factorial(n),n,z);
  473. a/z
  474. e
  475. ztrans(1/(a^n*factorial(n)),n,z);
  476. 1/(a*z)
  477. e
  478. ztrans(sum(f(k)*g(n-k),k,0,n),n,z);
  479. ztrans(f(n),n,z)*ztrans(g(n),n,z)
  480. ztrans(sum(f(k),k,0,n-1),n,z);
  481. ztrans(f(n),n,z)
  482. ------------------
  483. z - 1
  484. ztrans(sum(f(k),k,0,n),n,z);
  485. ztrans(f(n),n,z)*z
  486. --------------------
  487. z - 1
  488. ztrans(sum(1/factorial(k),k,0,n),n,z);
  489. 1/z
  490. e *z
  491. --------
  492. z - 1
  493. ztrans(sum(k/factorial(k),k,0,n),n,z);
  494. 1/z
  495. e
  496. -------
  497. z - 1
  498. ztrans(sum(a^k*k^2/factorial(k),k,0,n),n,z);
  499. a/z
  500. e *a*(a + z)
  501. ----------------
  502. z*(z - 1)
  503. ztrans(a^n*f(n),n,z);
  504. z
  505. ztrans(f(n),n,---)
  506. a
  507. ztrans(binomial(n,k),n,z);
  508. z
  509. ------------------
  510. k
  511. (z - 1) *(z - 1)
  512. ztrans(1/(n+1),n,z);
  513. z
  514. log(-------)*z
  515. z - 1
  516. ztrans(n/factorial(2*n+1),n,z);
  517. 1 1
  518. cosh(---------) - sqrt(z)*sinh(---------)
  519. sqrt(z) sqrt(z)
  520. -------------------------------------------
  521. 2
  522. ztrans(a^n*sin(n*x+y),n,z);
  523. - z*(sin(x - y)*a + sin(y)*z)
  524. --------------------------------
  525. 2 2
  526. 2*cos(x)*a*z - a - z
  527. ztrans(n^3*sin(n*x+y),n,z);
  528. 3 4 2 4 2 2
  529. (z*(8*cos(x) *sin(y)*z + 4*cos(x) *sin(x - y)*z - 4*cos(x) *sin(x - y)*z
  530. 2 5 2 3 5
  531. + 16*cos(x) *sin(y)*z - 16*cos(x) *sin(y)*z + 8*cos(x)*sin(x - y)*z
  532. 6 4
  533. - 8*cos(x)*sin(x - y)*z + 2*cos(x)*sin(y)*z - 36*cos(x)*sin(y)*z
  534. 2 6 4 2
  535. + 10*cos(x)*sin(y)*z + sin(x - y)*z - 23*sin(x - y)*z + 23*sin(x - y)*z
  536. 5 3 4 4
  537. - sin(x - y) - 8*sin(y)*z + 32*sin(y)*z - 8*sin(y)*z))/(16*cos(x) *z
  538. 3 5 3 3 2 6 2 4
  539. - 32*cos(x) *z - 32*cos(x) *z + 24*cos(x) *z + 48*cos(x) *z
  540. 2 2 7 5 3
  541. + 24*cos(x) *z - 8*cos(x)*z - 24*cos(x)*z - 24*cos(x)*z - 8*cos(x)*z
  542. 8 6 4 2
  543. + z + 4*z + 6*z + 4*z + 1)
  544. ztrans((n+1)/factorial(n),n,z);
  545. 1/z
  546. e *(z + 1)
  547. --------------
  548. z
  549. ztrans(factorial(n)/(factorial(k)*factorial(n-k)),n,z);
  550. z
  551. ------------------
  552. k
  553. (z - 1) *(z - 1)
  554. % Examples for inverse Z transformation
  555. invztrans(z/(z-1),z,n);
  556. 1
  557. invztrans(z/(z+1),z,n);
  558. n
  559. ( - 1)
  560. invztrans(z/(z-1)^2,z,n);
  561. n
  562. invztrans(z*(z+1)/(z-1)^3,z,n);
  563. 2
  564. n
  565. invztrans(z/(z-1)^m,z,n);
  566. binomial(n,m - 1)
  567. % invztrans(z/(z-1)^(m+1),z,n);
  568. % not yet supported
  569. invztrans(z/(z-1)^4,z,n);
  570. 2
  571. n*(n - 3*n + 2)
  572. ------------------
  573. 6
  574. invztrans((-1)^m*z/(z+1)^m,z,n);
  575. m
  576. ( - 1) *z
  577. invztrans(-----------,z,n)
  578. m
  579. (z + 1)
  580. % not yet supported
  581. invztrans(z/(z+1)^4,z,n);
  582. n 2
  583. ( - 1) *n*( - n + 3*n - 2)
  584. -----------------------------
  585. 6
  586. % invztrans(z^(k+1)/(z-1)^(m+1),z,n);
  587. % not yet supported
  588. invztrans(z^4/(z-1)^m,z,n);
  589. binomial(n + 3,m - 1)
  590. % invztrans(z^4/(z-1)^(m+1),z,n);
  591. % not yet supported
  592. % invztrans(z^4/(z-1)^m,z,n);
  593. % not yet supported
  594. % invztrans(z^(k+1)/(z-1)^5,z,n);
  595. % not yet supported
  596. invztrans(z^3/(z-a)^4,z,n);
  597. n 2
  598. a *n*(n + 3*n + 2)
  599. ---------------------
  600. 6*a
  601. invztrans(z/(z-a),z,n);
  602. n
  603. a
  604. invztrans(z/(z+a),z,n);
  605. n
  606. ( - a)
  607. invztrans(z*(1-a)/((z-1)*(z-a)),z,n);
  608. n
  609. - a + 1
  610. invztrans(z*a/(z-a)^2,z,n);
  611. n
  612. a *n
  613. invztrans(z*3/(z-3)^2,z,n);
  614. n
  615. 3 *n
  616. % invztrans(a^m*z/(z-a)^(m+1),z,n);
  617. % not yet supported
  618. % invztrans(a^m*z/(z-a)^m,z,n);
  619. % not yet supported
  620. % invztrans(4^m*z/(z-4)^(m+1),z,n);
  621. % not yet supported
  622. invztrans(a^3*z/(z-a)^5,z,n);
  623. n 3 2
  624. a *n*(n - 6*n + 11*n - 6)
  625. -----------------------------
  626. 24*a
  627. invztrans(z*log(z/(z-1)),z,n);
  628. 1
  629. -------
  630. n + 1
  631. invztrans(z*log(1+1/z),z,n);
  632. n
  633. ( - 1)
  634. ---------
  635. n + 1
  636. invztrans(z*log(z/(z-a)),z,n);
  637. n
  638. a *a
  639. -------
  640. n + 1
  641. invztrans(e^(a/z),z,n);
  642. n
  643. a
  644. --------------
  645. factorial(n)
  646. invztrans(e^(1/(a*z)),z,n);
  647. 1
  648. -----------------
  649. n
  650. a *factorial(n)
  651. invztrans((1+a/z)*e^(a/z),z,n);
  652. n
  653. a *(n + 1)
  654. --------------
  655. factorial(n)
  656. invztrans(e^(a/z)*(a+z)/z,z,n);
  657. n
  658. a *(n + 1)
  659. --------------
  660. factorial(n)
  661. invztrans(sqrt(z)*sin(1/sqrt(z)),z,n);
  662. n
  663. ( - 1)
  664. --------------------
  665. factorial(2*n + 1)
  666. invztrans(cos(1/sqrt(z)),z,n);
  667. n
  668. ( - 1)
  669. ----------------
  670. factorial(2*n)
  671. invztrans(sqrt(z)*sinh(1/sqrt(z)),z,n);
  672. 1
  673. --------------------
  674. factorial(2*n + 1)
  675. invztrans(cosh(1/sqrt(z)),z,n);
  676. 1
  677. ----------------
  678. factorial(2*n)
  679. invztrans(sqrt(z/a)*sinh(sqrt(a/z)),z,n);
  680. n
  681. a
  682. --------------------
  683. factorial(2*n + 1)
  684. invztrans(cosh(sqrt(a/z)),z,n);
  685. n
  686. a
  687. ----------------
  688. factorial(2*n)
  689. invztrans(z/(z-e^a),z,n);
  690. a*n
  691. e
  692. invztrans(z*sinh(a)/(z^2-2*z*cosh(a)+1),z,n);
  693. sinh(a*n)
  694. invztrans(z*(z-cosh(a))/(z^2-2*z*cosh(a)+1),z,n);
  695. cosh(a*n)
  696. invztrans(z*(z*sinh(p)+sinh(a-p))/(z^2-2*z*cosh(a)+1),z,n);
  697. cosh(a*n)*sinh(a)*sinh(p) + cosh(a)*sinh(a*n)*sinh(p) + sinh(a - p)*sinh(a*n)
  698. -------------------------------------------------------------------------------
  699. sinh(a)
  700. % trigsimp(ws);
  701. % trigsimp(ws,combine);
  702. invztrans(z*(z*cosh(p)-cosh(a-p))/(z^2-2*z*cosh(a)+1),z,n);
  703. ( - cosh(a - p)*sinh(a*n) + cosh(a*n)*cosh(p)*sinh(a)
  704. + cosh(a)*cosh(p)*sinh(a*n))/sinh(a)
  705. % trigsimp(ws);
  706. % trigsimp(ws,combine);
  707. invztrans(a*z*sinh(a)/(z^2-2*a*z*cosh(a)+a^2),z,n);
  708. n
  709. a *sinh(a*n)
  710. invztrans(z*(z-a*cosh(a))/(z^2-2*a*z*cosh(a)+a^2),z,n);
  711. n
  712. a *cosh(a*n)
  713. invztrans(z*(z^2-1)*sinh(a)/(z^2-2*z*cosh(a)+1)^2,z,n);
  714. 2
  715. sinh(a*n)*sinh(a) *n
  716. ----------------------
  717. 2
  718. cosh(a) - 1
  719. % trigsimp(ws);
  720. invztrans(z*((z^2+1)*cosh(a)-2*z)/(z^2-2*z*cosh(a)+1)^2,z,n);
  721. cosh(a*n)*n
  722. invztrans(z*sin(b)/(z^2-2*z*cos(b)+1),z,n);
  723. sin(b*n)
  724. invztrans(z*(z-cos(b))/(z^2-2*z*cos(b)+1),z,n);
  725. cos(b*n)
  726. invztrans(z*(z*sin(p)+sin(b-p))/(z^2-2*z*cos(b)+1),z,n);
  727. cos(b*n)*sin(b)*sin(p) + cos(b)*sin(b*n)*sin(p) + sin(b - p)*sin(b*n)
  728. -----------------------------------------------------------------------
  729. sin(b)
  730. % trigsimp(ws);
  731. % trigsimp(ws,combine);
  732. invztrans(z*(z*cos(p)-cos(b-p))/(z^2-2*z*cos(b)+1),z,n);
  733. - cos(b - p)*sin(b*n) + cos(b*n)*cos(p)*sin(b) + cos(b)*cos(p)*sin(b*n)
  734. --------------------------------------------------------------------------
  735. sin(b)
  736. % trigsimp(ws);
  737. % trigsimp(ws,combine);
  738. invztrans(z*e^(a)*sin(b)/(z^2-2*z*e^a*cos(b)+e^(2*a)),z,n);
  739. a*n
  740. e *sin(b*n)
  741. invztrans(z*(z-e^a*cos(b))/(z^2-2*z*e^a*cos(b)+e^(2*a)),z,n);
  742. a*n
  743. e *cos(b*n)
  744. invztrans(-z*e^a*sin(b)/(z^2+2*z*e^a*cos(b)+e^(2*a)),z,n);
  745. a*n n
  746. e *( - 1) *sin(b*n)
  747. invztrans(z*(z+e^a*cos(b))/(z^2+2*z*e^a*cos(b)+e^(2*a)),z,n);
  748. a*n n
  749. e *( - 1) *cos(b*n)
  750. invztrans(z*(z^2-1)*sin(b)/(z^2-2*z*cos(b)+1)^2,z,n);
  751. 2
  752. (sqrt(cos(b) - 1)*sin(b)*n
  753. 2 n 2 n
  754. *( - (cos(b) - sqrt(cos(b) - 1)) + (cos(b) + sqrt(cos(b) - 1)) ))/(2
  755. 2
  756. *(cos(b) - 1))
  757. % trigsimp(ws,expon);
  758. % trigsimp(ws,trig);
  759. invztrans(z*((z^2+1)*cos(b)-2*z)/(z^2-2*z*cos(b)+1)^2,z,n);
  760. 2 n 2 n
  761. n*((cos(b) - sqrt(cos(b) - 1)) + (cos(b) + sqrt(cos(b) - 1)) )
  762. -------------------------------------------------------------------
  763. 2
  764. % trigsimp(ws,expon);
  765. % trigsimp(ws,trig);
  766. invztrans(z*log(z/sqrt(z^2-2*z*cos(b)+1)),z,n);
  767. cos(b*n + b)
  768. --------------
  769. n + 1
  770. invztrans(z*atan(sin(b)/(z-cos(b))),z,n);
  771. sin(b*n + b)
  772. --------------
  773. n + 1
  774. invztrans(z*log(sqrt(z^2+2*z*cos(b)+1)/z),z,n);
  775. n
  776. ( - 1) *cos(b*n + b)
  777. ----------------------
  778. n + 1
  779. invztrans(z*atan(sin(b)/(z+cos(b))),z,n);
  780. n
  781. ( - 1) *sin(b*n + b)
  782. ----------------------
  783. n + 1
  784. invztrans(cos(sin(b)/z)*e^(cos(b)/z),z,n);
  785. cos(b*n)
  786. --------------
  787. factorial(n)
  788. invztrans(sin(sin(b)/z)*e^(cos(b)/z),z,n);
  789. sin(b*n)
  790. --------------
  791. factorial(n)
  792. invztrans((f+a*z+b*z^2)/(c+d*z+e*z^2),z,n);
  793. 2 n 2 n
  794. (2*(sqrt( - 4*c*e + d ) + d) *sqrt( - 4*c*e + d )*( - 1) *a*c*e
  795. 2 n 2 n
  796. - (sqrt( - 4*c*e + d ) + d) *sqrt( - 4*c*e + d )*( - 1) *b*c*d
  797. 2 n 2 n
  798. - (sqrt( - 4*c*e + d ) + d) *sqrt( - 4*c*e + d )*( - 1) *d*e*f
  799. 2 n n 2
  800. + 4*(sqrt( - 4*c*e + d ) + d) *( - 1) *b*c *e
  801. 2 n n 2
  802. - (sqrt( - 4*c*e + d ) + d) *( - 1) *b*c*d
  803. 2 n n 2
  804. - 4*(sqrt( - 4*c*e + d ) + d) *( - 1) *c*e *f
  805. 2 n n 2
  806. + (sqrt( - 4*c*e + d ) + d) *( - 1) *d *e*f
  807. 2 n 2
  808. - 2*(sqrt( - 4*c*e + d ) - d) *sqrt( - 4*c*e + d )*a*c*e
  809. 2 n 2
  810. + (sqrt( - 4*c*e + d ) - d) *sqrt( - 4*c*e + d )*b*c*d
  811. 2 n 2
  812. + (sqrt( - 4*c*e + d ) - d) *sqrt( - 4*c*e + d )*d*e*f
  813. 2 n 2 2 n 2
  814. + 4*(sqrt( - 4*c*e + d ) - d) *b*c *e - (sqrt( - 4*c*e + d ) - d) *b*c*d
  815. 2 n 2 2 n 2
  816. - 4*(sqrt( - 4*c*e + d ) - d) *c*e *f + (sqrt( - 4*c*e + d ) - d) *d *e*f)/(2
  817. n n 2
  818. *e *2 *c*e*(4*c*e - d ))
  819. % Example 1 in Bronstein/Semendjajew, p. 651
  820. f(0):=0;
  821. f(0) := 0
  822. f(1):=0;
  823. f(1) := 0
  824. f(2):=9;
  825. f(2) := 9
  826. f(3):=-2;
  827. f(3) := -2
  828. f(4):=23;
  829. f(4) := 23
  830. equation:=ztrans(f(n+5)-2*f(n+3)+2*f(n+2)-3*f(n+1)+2*f(n),n,z);
  831. 5 3 2
  832. equation := ztrans(f(n),n,z)*z - 2*ztrans(f(n),n,z)*z + 2*ztrans(f(n),n,z)*z
  833. 3 2
  834. - 3*ztrans(f(n),n,z)*z + 2*ztrans(f(n),n,z) - 9*z + 2*z - 5*z
  835. ztransresult:=solve(equation,ztrans(f(n),n,z));
  836. 2
  837. z*(9*z - 2*z + 5)
  838. ztransresult := {ztrans(f(n),n,z)=----------------------------}
  839. 5 3 2
  840. z - 2*z + 2*z - 3*z + 2
  841. result:=invztrans(part(first(ztransresult),2),z,n);
  842. n n n n n
  843. - i *( - 1) + 2*( - 1) *2 - i + 4*n
  844. result := -----------------------------------------
  845. 2
  846. % Example 2 in Bronstein/Semendjajew, p. 651
  847. clear(f);
  848. operator f;
  849. f(0):=0;
  850. f(0) := 0
  851. f(1):=1;
  852. f(1) := 1
  853. equation:=ztrans(f(n+2)-4*f(n+1)+3*f(n)-1,n,z);
  854. 3 2
  855. equation := (ztrans(f(n),n,z)*z - 5*ztrans(f(n),n,z)*z + 7*ztrans(f(n),n,z)*z
  856. 2
  857. - 3*ztrans(f(n),n,z) - z )/(z - 1)
  858. ztransresult:=solve(equation,ztrans(f(n),n,z));
  859. 2
  860. z
  861. ztransresult := {ztrans(f(n),n,z)=---------------------}
  862. 3 2
  863. z - 5*z + 7*z - 3
  864. result:=invztrans(part(first(ztransresult),2),z,n);
  865. n
  866. 3*3 - 2*n - 3
  867. result := ----------------
  868. 4
  869. % Other example:
  870. clear(f);
  871. operator f;
  872. f(0):=1;
  873. f(0) := 1
  874. f(1):=1;
  875. f(1) := 1
  876. operator tmp;
  877. equation:=ztrans((n+1)*f(n+1)-f(n),n,z);
  878. 2
  879. equation := - (df(ztrans(f(n),n,z),z)*z + ztrans(f(n),n,z))
  880. equation:=sub(ztrans(f(n),n,z)=tmp(z),equation);
  881. 2
  882. equation := - (df(tmp(z),z)*z + tmp(z))
  883. load(odesolve);
  884. oderesult:=odesolve(equation,tmp(z),z);
  885. 1/z
  886. oderesult := {tmp(z)=e *arbconst(1)}
  887. preresult:=invztrans(part(first(oderesult),2),z,n);
  888. arbconst(1)
  889. preresult := --------------
  890. factorial(n)
  891. solveresult:=
  892. solve({sub(n=0,preresult)=f(0),sub(n=1,preresult)=f(1)},arbconst(1));
  893. solveresult := {arbconst(1)=1}
  894. result:=preresult where solveresult;
  895. 1
  896. --------------
  897. factorial(n)
  898. end;
  899. (TIME: ztrans 44920 49280)