Дифференциальные уравнения. - 34 стр.

UptoLike

Рубрика: 

34 ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ
Изображение F (p) Оригинал f(t)
1
1
p
1
2
a
p
2
+a
2
sin at
3
p
p
2
+a
2
cos at
4
1
p+α
e
αt
5
α
p
2
α
2
sh αt
6
p
p
2
α
2
ch αt
7
a
(p+α)
2
+a
2
e
at
sin αt
8
p+α
(p+α)
2
+a
2
e
at
cos αt
9
n!
p
n+1
t
n
10
2pa
(p
2
+a
2
)
2
t sin at
11
p
2
a
2
(p
2
+a
2
)
2
t cos at
12
1
(p+α)
2
te
αt
13
1
(p
2
+a
2
)
2
1
2a
3
(sin at at cos at)
14
n!
(pα)
n+1
t
n
e
αt
15
π
2
arctg
p
a
sin at
t
16
e
α
p
p
1
πt
e
a
2
4t
17
1
p
e
p
sin
p
1
πt
sin
1
2t
18
1
p
e
p
cos
p
1
πt
cos
1
2t
Таблица 1. Таблица некоторых изображений и их оригиналов
Дифференцирование оригинала. Если функции f (t), f
(t), f
′′
(t), . . . , f
(n)
(t) являются ори-
гиналами, причём f (t) F (p), то
f
(t) pF (p) f (0),
f
′′
(t) p
2
F (p) pf (0) f
(0),
. . . . (85)
f
(n)
(t) p
n
F (p) p
n1
f(0) p
n2
f
(0) ··· pf
(n2)
(0) f
(n1)
(0),
где под f
(k)
(0), k = 1, 2, . . . , n 1, понимается lim
t0+
f
(k)
(t).
Пример 42. Пользуясь теоремой о дифференцировании оригинала, найдём изображение функ-
ции
f(t) = sin
2
t.
Пусть f (t) F (p). Тогда f
(t) pF (p) f (0). Учитывая, что
f(0) = 0, f
(t) = 2 sin t cos t = sin 2t
(см. табл. 1), находим
sin 2t
2
p
2
+ 4
.
Следовательно,
2
p
2
+ 4
= pF (p), F (p) =
2
p(p
2
+ 4)
.
В результате получаем
sin
2
t
2
p(p
2
+ 4)
.
34                                       ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ

                                     Изображение F (p)                Оригинал f (t)
                                                   1
                                1                  p                           1
                                                   a
                                2               p +a2
                                                 2                          sin at
                                                   p
                                3               p2 +a2                      cos at
                                                   1
                                4                p+α                         e−αt
                                                   α
                                5               p2 −α2
                                                                            sh αt
                                                   p
                                6               p2 −α2
                                                                            ch αt
                                                   a                      −at
                                7            (p+α)2 +a2
                                                                        e      sin αt
                                                 p+α                     −at
                                8            (p+α)2 +a2
                                                                        e      cos αt
                                                   n!
                                9                pn+1
                                                                              tn
                                                  2pa
                               10             (p2 +a2 )2
                                                                           t sin at
                                                p −a2
                                                 2
                               11             (p2 +a2 )2
                                                                            t cos at
                                                   1
                               12              (p+α)2
                                                                             te−αt
                                                   1                1
                               13             (p2 +a2 )2           2a3 (sin at − at cos at)
                                                   n!
                               14             (p−α)n+1
                                                                             tn eαt
                                           π             p                   sin at
                               15          2 − arctg     a                      t
                                                                                    a2
                                                    √
                                                e−α   p                     1
                               16                 √                       √ e− 4t
                                                    p                       πt
                                                 √       √
                               17        √1 e− p sin p                    √1 sin 1
                                           p √                             πt        2t
                                                         √
                               18        √1 e− p cos p                    √1 cos 1
                                           p                               πt        2t

                    Таблица 1. Таблица некоторых изображений и их оригиналов


Дифференцирование оригинала. Если функции f (t), f ′ (t), f ′′ (t), . . . , f (n) (t) являются ори-
гиналами, причём f (t) → F (p), то
                  f ′ (t) → pF (p) − f (0),
                  f ′′ (t) → p2 F (p) − pf (0) − f ′ (0),
                        ....                                                                             (85)
                f (n) (t) → pn F (p) − pn−1 f (0) − pn−2 f ′ (0) − · · · − pf (n−2) (0) − f (n−1) (0),
где под f (k)(0), k = 1, 2, . . . , n − 1, понимается lim f (k) (t).
                                                            t→0+

  Пример 42. Пользуясь теоремой о дифференцировании оригинала, найдём изображение функ-
ции
                                              f (t) = sin2 t.
Пусть f (t) → F (p). Тогда f ′ (t) → pF (p) − f (0). Учитывая, что
                                     f (0) = 0,     f ′ (t) = 2 sin t cos t = sin 2t
(см. табл. 1), находим
                                                                   2
                                                   sin 2t →           .
                                                              p2   +4
Следовательно,
                                         2                                       2
                                            = pF (p),          F (p) =                 .
                                    p2   +4                                  p(p2 + 4)
В результате получаем
                                                                   2
                                                  sin2 t →               .
                                                             p(p2   + 4)