Mi sembra evidente cosa succede ed è anche scritto molto bene nella soluzione dell'esercizio.
Siccome il transitorio è veloce e viene dimostrato che massimo dopo 8 campioni si può considerare esaurita la risposta libera del sistema all'ingresso a gradino, dopo 20 campioni siamo sicuri che il sistema è a regime per cui ci si limita a calcolare
il valore dello stato a regime.
Essendo i filtri di tipo
IIR ( hanno risposta impulsiva infinita ) questa è evidentemente una approssimazione ma se fai i conti con k=20 quanto valgono le potenze rispetto al valore di regime dell'uscita?
Oggettivamente l'approssimazione è valida.
A partire da questo poi si procede con l'apertura dell'interruttore dopo la quale il sistema

si scarica naturalmente a partire dallo stato precedentemente calcolato ( quello all'istante k=20 ).
La risposta che ho dato alla tua prima domanda trova un riscontro reale nell'esercizio.
In teoria i segnali di ingresso non sono assolutamente uguali perché se applichi l'ingresso da sempre ovvero da

non è come applicarlo in

ma svolgendo i calcoli vedi che l'effetto dell' evoluzione libera si estingue velocemente ( questo per la dinamica del particolare sistema ) per cui l'approssimazione è lecita.
In generale confermo che i due segnali di ingresso sono diversi per cui con dinamiche diverse non avresti potuto fare l'approssimazione.