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線(xiàn)性系統的狀態(tài)變量（或輸出變量）與輸入變量間的因果關(guān)系可用一組線(xiàn)性微分方程或差分方程來(lái)描述，這種方程稱(chēng)為系統的數學(xué)模型，狀態(tài)變量和輸出變量對于所有可能的輸入變量和初始狀態(tài)都滿(mǎn)足疊加原理的系統。

作為疊加性質(zhì)的直接結果，線(xiàn)性系統的一個(gè)重要性質(zhì)是系統的響應可以分解為兩個(gè)部分：輸入響應和狀態(tài)響應，前者指由非零初始狀態(tài)所引起的響應。后者則指由輸入引起的響應。兩者可分別計算。這一性質(zhì)為線(xiàn)性系統的分析和研究帶來(lái)很大方便。

嚴格地說(shuō)，實(shí)際的物理系統都不可能是線(xiàn)性系統。但是，通過(guò)近似處理和合理簡(jiǎn)化，大量的物理系統都可在足夠準確的意義下和一定的范圍內視為線(xiàn)性系統進(jìn)行分析。例如一個(gè)電子放大器，在小信號下就可以看作是一個(gè)線(xiàn)性放大器，只是在大范圍時(shí)才需要考慮其飽和特性即非線(xiàn)性特性。線(xiàn)性系統的理論比較完整，也便于應用，所以有時(shí)對非線(xiàn)性系統也近似地用線(xiàn)性系統來(lái)處理。