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ラプラス変換による微分方程式

f(t)f(t)L{f}\mathcal L\{f\}
111s\frac{1}{s}
tnt^nn!sn+1\frac{n!}{s^{n+1}}
eate^{at}1sa\frac{1}{s-a}
sinbt\sin btbs2+b2\frac{b}{s^2+b^2}
cosbt\cos btss2+b2\frac{s}{s^2+b^2}

L{y}=sYy(0),L{y}=s2Ysy(0)y(0).\mathcal L\{y'\}=sY-y(0),\qquad \mathcal L\{y''\}=s^2Y-sy(0)-y'(0).

単位ステップ ua(t)u_a(t)t<at<a で0、tat\ge a で1。時間移動公式は L{ua(t)f(ta)}=easF(s).\mathcal L\{u_a(t)f(t-a)\}=e^{-as}F(s).

積の代わりに畳み込み (fg)(t)=0tf(τ)g(tτ)dτ(f*g)(t)=\int_0^t f(\tau)g(t-\tau)d\tau が現れ、L{fg}=FG\mathcal L\{f*g\}=FG。デルタ関数は通常関数でないため発展事項です。

Q基本:導関数★☆☆
y+2y=0,y(0)=3y'+2y=0,y(0)=3 を変換で解いてください。
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(s+2)Y=3(s+2)Y=3
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Y=3s+2Y=\frac{3}{s+2}y=3e2ty=3e^{-2t}
Q標準:部分分数★★☆
y+3y+2y=0,y(0)=0,y(0)=1y''+3y'+2y=0,y(0)=0,y'(0)=1
HINTヒントを見る
Y=1(s+1)(s+2)Y=\frac{1}{(s+1)(s+2)}
ANS解答を見る
Y=1s+11s+2Y=\frac{1}{s+1}-\frac{1}{s+2}y=ete2ty=e^{-t}-e^{-2t}
Q発展:ステップ外力★★★
y+y=u2(t),y(0)=0y'+y=u_2(t),y(0)=0
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前の例で1を2へ。
ANS解答を見る
Y=e2ss(s+1)Y=\frac{e^{-2s}}{s(s+1)}y=u2(t)(1e(t2))y=u_2(t)(1-e^{-(t-2)})