Arfken 7판 20.7–20.10절 (라플라스 변환, 성질, 주기함수, 초기값·최종값 정리, 변수계수 ODE, 합성곱 정리, 역변환과 브롬위치 적분)
정의: $\displaystyle F(s)=\mathcal L\{f\}=\int_0^\infty f(t)\,e^{-st}\,dt$. 적분이 수렴하도록 $s$를 충분히 크게 잡습니다. 이 정의는 책마다 같습니다. 계단함수는 $u(t-a)$로 씁니다($t>a$에서 1, $t<a$에서 0, 헤비사이드 함수라고도 함).
| $f(t)$ | $F(s)$ | 조건 |
|---|---|---|
| $1$ | $\frac1s$ | $s>0$ |
| $t^n$ ($n=0,1,2,\dots$) | $\frac{n!}{s^{n+1}}$ | $s>0$ |
| $t^\nu$ ($\nu>-1$) | $\frac{\Gamma(\nu+1)}{s^{\nu+1}}$ | $s>0$ |
| $e^{at}$ | $\frac1{s-a}$ | $s>a$ |
| $\sin\omega t$ | $\frac{\omega}{s^2+\omega^2}$ | $s>0$ |
| $\cos\omega t$ | $\frac{s}{s^2+\omega^2}$ | $s>0$ |
| $\sinh at$ | $\frac{a}{s^2-a^2}$ | $s>|a|$ |
| $\cosh at$ | $\frac{s}{s^2-a^2}$ | $s>|a|$ |
| $\delta(t-a)$, $a\ge0$ | $e^{-as}$ | ($a=0$이면 1) |
| $u(t-a)$, $a\ge0$ | $\frac{e^{-as}}{s}$ | $s>0$ |
| $J_0(t)$ (베셀 함수) | $\frac{1}{\sqrt{s^2+1}}$ | $s>0$ |
| 이름 | $f(t)$ | $F(s)$ |
|---|---|---|
| $s$-이동 | $e^{at}f(t)$ | $F(s-a)$ |
| $t$-이동 | $f(t-a)\,u(t-a)$, $a>0$ | $e^{-as}F(s)$ |
| 1계 도함수 | $f'(t)$ | $sF(s)-f(0)$ |
| 2계 도함수 | $f''(t)$ | $s^2F(s)-sf(0)-f'(0)$ |
| 적분 | $\int_0^tf(\tau)\,d\tau$ | $\frac{F(s)}{s}$ |
| $t$ 곱하기 | $t\,f(t)$, $t^nf(t)$ | $-F'(s)$, $(-1)^nF^{(n)}(s)$ |
| $t$로 나누기 | $\frac{f(t)}{t}$ | $\int_s^\infty F(\sigma)\,d\sigma$ |
| 합성곱 | $(f*g)(t)=\int_0^tf(\tau)g(t-\tau)\,d\tau$ | $F(s)\,G(s)$ |
| 스케일링 | $f(ct)$, $c>0$ | $\frac1cF\big(\frac sc\big)$ |
| 주기 $T$ | $f(t+T)=f(t)$ | $\frac{1}{1-e^{-sT}}\int_0^Te^{-st}f\,dt$ |
역변환할 때 자주 쓰는 형태: $\frac{1}{(s-a)^n}\to\frac{t^{n-1}e^{at}}{(n-1)!}$, $\ \frac{s+\alpha}{(s+\alpha)^2+\beta^2}\to e^{-\alpha t}\cos\beta t$, $\ \frac{\beta}{(s+\alpha)^2+\beta^2}\to e^{-\alpha t}\sin\beta t$.
$t^\nu$의 변환에서 $u=st$ ($s>0$)로 바꾸면 감마 함수의 정의가 그대로 나옵니다.
$$\begin{aligned}\int_0^\infty t^\nu e^{-st}dt&=\frac{1}{s^{\nu+1}}\int_0^\infty u^\nu e^{-u}du\\&=\frac{\Gamma(\nu+1)}{s^{\nu+1}}\end{aligned}$$$\nu=n$이면 $\Gamma(n+1)=n!$이라 표의 $\frac{n!}{s^{n+1}}$입니다. 부분적분을 $n$번 반복하는 예제 1-1 (b)와 같은 결과입니다. $t=0$ 근처에서 적분이 수렴하려면 $\nu>-1$이어야 합니다.
(a) $e^{at}$: $\ \int_0^\infty e^{at}e^{-st}dt=\int_0^\infty e^{-(s-a)t}dt=\Big[\frac{e^{-(s-a)t}}{-(s-a)}\Big]_0^\infty=\frac1{s-a}$ ($s>a$).
(b) $t$: 부분적분 $\int_0^\infty te^{-st}dt=\Big[-\frac{te^{-st}}{s}\Big]_0^\infty+\frac1s\int_0^\infty e^{-st}dt=0+\frac1s\cdot\frac1s=\frac1{s^2}$. 같은 일을 $n$번 반복하면 $\mathcal L\{t^n\}=\frac{n}{s}\mathcal L\{t^{n-1}\}=\frac{n!}{s^{n+1}}$.
(c) $\sin\omega t$: $\sin\omega t=\frac{e^{i\omega t}-e^{-i\omega t}}{2i}$에 (a)를 씁니다.
$$\begin{aligned}\mathcal L\{\sin\omega t\}&=\frac1{2i}\Big[\frac{1}{s-i\omega}-\frac{1}{s+i\omega}\Big]\\&=\frac1{2i}\cdot\frac{2i\omega}{s^2+\omega^2}=\frac{\omega}{s^2+\omega^2}\end{aligned}$$같은 방법으로 $\cos\omega t\to\frac{s}{s^2+\omega^2}$, $\ \sinh at=\frac{e^{at}-e^{-at}}{2}\to\frac12\big(\frac1{s-a}-\frac1{s+a}\big)=\frac{a}{s^2-a^2}$.
(d) $t^{-1/2}$: $u=st$로 바꾸면 $\int_0^\infty t^{-1/2}e^{-st}dt=s^{-1/2}\int_0^\infty u^{-1/2}e^{-u}du=\frac{\Gamma(\frac12)}{\sqrt s}=\sqrt{\frac\pi s}$. $\Gamma(\frac12)=\sqrt\pi$는 L14에서 구했습니다.
(a) $e^{-2t}\cos3t$: $\cos3t\to\frac{s}{s^2+9}$에서 $s\to s+2$.
$$\begin{aligned}\mathcal L\{e^{-2t}\cos3t\}&=\frac{s+2}{(s+2)^2+9}\\&=\frac{s+2}{s^2+4s+13}\end{aligned}$$(b) $t\sin\omega t$: $-\frac{d}{ds}\frac{\omega}{s^2+\omega^2}=-\omega\cdot\frac{-2s}{(s^2+\omega^2)^2}=\frac{2\omega s}{(s^2+\omega^2)^2}$.
(c) $\frac{\sin t}{t}$: $t\to0$에서 1로 유한하므로 됩니다.
$$\begin{aligned}&\mathcal L\Big\{\frac{\sin t}{t}\Big\}=\int_s^\infty\frac{d\sigma}{\sigma^2+1}\\&=\frac\pi2-\arctan s=\arctan\frac1s\end{aligned}$$덤: $s\to0$으로 보내면 $\int_0^\infty\frac{\sin t}{t}dt=\frac\pi2$를 얻습니다.
(d) $\int_0^t\sin\tau\,d\tau$: 적분 규칙으로 $\frac{1}{s}\cdot\frac{1}{s^2+1}=\frac{1}{s(s^2+1)}$. 확인: 적분하면 $1-\cos t$이고 $\frac1s-\frac{s}{s^2+1}=\frac{1}{s(s^2+1)}$. 같습니다.
(a) $f(t)=0$ ($t<2$), $f(t)=t$ ($t\ge2$). 한 줄로 쓰면 $f=t\,u(t-2)$. 그대로는 $t$-이동 꼴이 아니므로 $t=(t-2)+2$로 다시 씁니다.
$$\begin{aligned}f&=(t-2)\,u(t-2)+2\,u(t-2)\\&\to\ e^{-2s}\Big(\frac1{s^2}+\frac2s\Big)\end{aligned}$$흔한 틀린 답: $e^{-2s}\cdot\frac1{s^2}$ ($t$를 $t-2$로 안 바꾼 것).
(b) 펄스 $f(t)=1$ ($1<t<3$), 0 (그 밖). $1$에서 켜지고 $3$에서 꺼지므로 $f=u(t-1)-u(t-3)\to\dfrac{e^{-s}-e^{-3s}}{s}$.
(c) $(t-1)^2u(t-1)$: 이미 $g(t-1)u(t-1)$ 꼴($g=t^2$)이므로 $e^{-s}\cdot\frac{2}{s^3}$.
(a) $f=1$ ($0<t<1$), $f=0$ ($1<t<2$), 주기 $T=2$.
$$\begin{aligned}F_1&=\int_0^1e^{-st}dt=\frac{1-e^{-s}}{s}\\F&=\frac{1-e^{-s}}{s(1-e^{-2s})}=\frac{1-e^{-s}}{s(1-e^{-s})(1+e^{-s})}\\&=\frac{1}{s(1+e^{-s})}\end{aligned}$$검산: $sF=\frac{1}{1+e^{-s}}\to\frac12$ ($s\to0$). 한 주기 평균 $\frac12$와 같습니다.
(b) $f=|\sin t|$, 주기 $T=\pi$. 한 주기에서는 $\sin t$입니다. $\sin t=\mathrm{Im}\,e^{it}$로 적분합니다.
$$\begin{aligned}F_1&=\mathrm{Im}\int_0^\pi e^{(-s+i)t}dt=\mathrm{Im}\,\frac{e^{(-s+i)\pi}-1}{-s+i}\\&=\mathrm{Im}\,\frac{1+e^{-\pi s}}{s-i}=\frac{1+e^{-\pi s}}{s^2+1}\end{aligned}$$($e^{i\pi}=-1$, 그리고 $\frac1{s-i}=\frac{s+i}{s^2+1}$의 허수부는 $\frac1{s^2+1}$.)
$$F=\frac{1+e^{-\pi s}}{(s^2+1)(1-e^{-\pi s})}=\frac{1}{s^2+1}\coth\frac{\pi s}{2}$$검산: $s\to0$이면 $\coth\frac{\pi s}2\approx\frac{2}{\pi s}$라서 $sF\to\frac2\pi$. $|\sin t|$의 평균 $\frac1\pi\int_0^\pi\sin t\,dt=\frac2\pi$와 같습니다.
적분을 주기마다 자릅니다. $n$번째 조각 $[nT,(n+1)T]$에서 $t=\tau+nT$로 두면 $f(t)=f(\tau)$이고 $e^{-st}=e^{-nsT}e^{-s\tau}$입니다.
$$\begin{aligned}F(s)&=\sum_{n=0}^\infty e^{-nsT}\int_0^Tf(\tau)e^{-s\tau}d\tau\\&=F_1(s)\big(1+e^{-sT}+e^{-2sT}+\cdots\big)\\&=\frac{F_1(s)}{1-e^{-sT}}\end{aligned}$$마지막은 등비급수입니다($s>0$이면 $e^{-sT}<1$). $t$-이동 규칙(2절)을 주기마다 한 번씩 쓴 것과 같습니다.
덮어 가리기. $F=\frac{A}{s-a}+(\text{나머지 항})$의 양변에 $(s-a)$를 곱합니다.
$$(s-a)F(s)=A+(s-a)\times(\text{나머지 항})$$나머지 항은 $s=a$에서 유한하므로 $s=a$를 넣으면 둘째 항이 0입니다. 왼쪽 $(s-a)F$는 "분모에서 $(s-a)$를 가린 식"이므로 $A=\big[(s-a)F\big]_{s=a}$입니다.
중근. $(s-a)^mF=A_m+A_{m-1}(s-a)+\cdots+A_1(s-a)^{m-1}+(s-a)^m(\cdots)$입니다. 이것은 $s=a$ 둘레의 테일러 전개이므로 $j$번 미분하고 $s=a$를 넣으면 $j!\,A_{m-j}$만 남습니다.
(a) 서로 다른 근: $F(s)=\dfrac{3s+1}{(s-1)(s+2)}$. $\ \frac{A}{s-1}+\frac{B}{s+2}$로 둡니다.
검산($s=0$): 원래 식 $\frac{1}{(-1)(2)}=-\frac12$, 부분분수 $\frac{4/3}{-1}+\frac{5/3}{2}=-\frac43+\frac56=-\frac12$.
(b) 중근: $F(s)=\dfrac{1}{(s+1)^2(s+2)}$. $\ \frac{A}{s+1}+\frac{B}{(s+1)^2}+\frac{C}{s+2}$로 둡니다.
검산($s=0$): 원래 식 $\frac12$, 부분분수 $-1+1+\frac12=\frac12$.
분모의 판별식이 음수이므로 완전제곱합니다: $s^2+2s+5=(s+1)^2+4$. 분자를 $(s+1)$에 맞춥니다: $s+3=(s+1)+2$.
$$\begin{aligned}F&=\frac{s+1}{(s+1)^2+2^2}+\frac{2}{(s+1)^2+2^2}\\f(t)&=e^{-t}\cos2t+e^{-t}\sin2t\end{aligned}$$두 번째 항은 분자가 $\beta=2$와 같아서 그대로 $\sin$이 됩니다. 분자가 $\beta$와 다르면 $\frac{c}{\beta}$를 곱해 맞춥니다.
$u$ 대신 $t=\tau+u$를 씁니다. $\tau$를 고정하면 $u\ge0$이므로 $t$는 $\tau$부터 $\infty$까지이고, $e^{-s\tau}e^{-su}=e^{-st}$입니다.
$$=\int_0^\infty\!d\tau\int_\tau^\infty f(\tau)g(t-\tau)e^{-st}dt$$적분 영역은 $0\le\tau\le t$인 삼각형입니다. 순서를 바꾸면 바깥이 $t$ ($0$부터 $\infty$), 안쪽이 $\tau$ ($0$부터 $t$)입니다.
$$=\int_0^\infty\Big[\int_0^tf(\tau)g(t-\tau)d\tau\Big]e^{-st}dt$$이것이 $\mathcal L\{f*g\}$입니다. 변환 정의에 앞 계수가 없으므로 L19와 달리 $\sqrt{2\pi}$ 같은 계수가 생기지 않습니다.
$\frac1{s^2}\leftarrow t$, $\ \frac{1}{s^2+1}\leftarrow\sin t$이므로 답은 $t*\sin t=\int_0^t\tau\sin(t-\tau)\,d\tau$입니다.
부분적분: $u=\tau$, $dv=\sin(t-\tau)d\tau$이면 $v=\cos(t-\tau)$.
$$\begin{aligned}&\int_0^t\tau\sin(t-\tau)\,d\tau\\&=\Big[\tau\cos(t-\tau)\Big]_0^t\\&\quad-\int_0^t\cos(t-\tau)\,d\tau\\&=t-\sin t\end{aligned}$$($\int_0^t\cos(t-\tau)d\tau=\big[-\sin(t-\tau)\big]_0^t=\sin t$.)
검산(부분분수): $\frac{1}{s^2(s^2+1)}=\frac1{s^2}-\frac1{s^2+1}\to t-\sin t$. 같습니다.
변환: $\big(s^2Y-s-0\big)-3\big(sY-1\big)+2Y=\frac4s$.
$$\begin{aligned}(s^2-3s+2)Y&=\frac4s+s-3\\&=\frac{s^2-3s+4}{s}\\Y&=\frac{s^2-3s+4}{s(s-1)(s-2)}\end{aligned}$$덮어 가리기:
검산: $y(0)=2-2+1=1$, $y'=-2e^t+2e^{2t}$이라 $y'(0)=0$. $y''=-2e^t+4e^{2t}$을 넣으면 $(-2e^t+4e^{2t})-3(-2e^t+2e^{2t})+2(2-2e^t+e^{2t})=4$.
(a) 계단: $y''+y=u(t-\pi)$, $\ y(0)=y'(0)=0$.
$$\begin{aligned}&(s^2+1)Y=\frac{e^{-\pi s}}{s}\\&\Rightarrow\ Y=e^{-\pi s}\cdot\frac{1}{s(s^2+1)}\\&\qquad\ =e^{-\pi s}\Big(\frac1s-\frac{s}{s^2+1}\Big)\end{aligned}$$$e^{-\pi s}$를 떼면 $1-\cos t$. 이것을 $\pi$만큼 밀고 $u(t-\pi)$를 곱합니다.
$$\begin{aligned}y(t)&=\big[1-\cos(t-\pi)\big]\,u(t-\pi)\\&=(1+\cos t)\,u(t-\pi)\end{aligned}$$$t<\pi$에서는 힘이 없어서 $y=0$이고, $t=\pi$에서 $y$와 $y'$이 모두 0에서 매끄럽게 출발합니다.
(b) 충격: $y''+2y'+2y=\delta(t)$, $\ y(0)=y'(0)=0$.
$$\begin{aligned}&(s^2+2s+2)Y=1\\&\Rightarrow\ Y=\frac{1}{(s+1)^2+1}\\&\Rightarrow\ y(t)=e^{-t}\sin t\end{aligned}$$$y'=e^{-t}(\cos t-\sin t)$이므로 $y'(0^+)=1$입니다. 크기 1의 충격이 속도를 0에서 1로 바꾼 것입니다. 이 해는 이 ODE의 그린 함수이기도 합니다.
변환해서 정리합니다.
$$\begin{aligned}sX-1&=X+2Y\\sY-0&=2X+Y\\\Rightarrow\quad(s-1)X-2Y&=1\\-2X+(s-1)Y&=0\end{aligned}$$둘째 식에서 $X=\frac{(s-1)Y}{2}$. 첫째 식에 넣으면 $\frac{(s-1)^2}{2}Y-2Y=1$, 즉 $\big[(s-1)^2-4\big]Y=2$.
$$\begin{aligned}Y&=\frac{2}{(s-3)(s+1)}\\X&=\frac{s-1}{(s-3)(s+1)}\end{aligned}$$덮어 가리기: $Y$는 $s=3$에서 $\frac24=\frac12$, $s=-1$에서 $\frac{2}{-4}=-\frac12$. $X$는 $s=3$에서 $\frac24=\frac12$, $s=-1$에서 $\frac{-2}{-4}=\frac12$.
$$x(t)=\frac{e^{3t}+e^{-t}}{2},\quad y(t)=\frac{e^{3t}-e^{-t}}{2}$$검산: $x(0)=1$, $y(0)=0$. $x'=\frac{3e^{3t}-e^{-t}}{2}$이고 $x+2y=\frac{e^{3t}+e^{-t}}{2}+(e^{3t}-e^{-t})=\frac{3e^{3t}-e^{-t}}{2}$. 맞습니다.
(a) $y''+3y'+2y=4$ ($t>0$), $y(0)=y'(0)=0$. 변환하면 $(s^2+3s+2)Y=\frac4s$이므로 $Y=\dfrac{4}{s(s+1)(s+2)}$.
확인: 덮어 가리기로 $Y=\frac2s-\frac{4}{s+1}+\frac{2}{s+2}$, $\ y=2-4e^{-t}+2e^{-2t}$. $y(0)=0$, $y'(0)=4-4=0$, $y(\infty)=2$. 물리적으로는 정상 상태 $2y=4$입니다.
(b) 쓰면 안 되는 경우. 예제 6-1의 $Y=\frac{s^2-3s+4}{s(s-1)(s-2)}$에 공식을 쓰면 $sY\big|_{s=0}=\frac{4}{2}=2$가 나옵니다. 그러나 실제 해 $y=2-2e^t+e^{2t}$는 발산합니다. 극 $s=1,\,2$가 오른쪽에 있으므로 정리의 조건이 깨진 것입니다.
$y=J_0(t)$는 $ty''+y'+ty=0$, $\ y(0)=1$, $y'(0)=0$을 만족합니다(L23). 항마다 변환합니다.
$$\begin{aligned}\mathcal L\{ty''\}&=-\frac{d}{ds}\big[s^2Y-s\big]=-2sY-s^2Y'+1\\\mathcal L\{y'\}&=sY-1\\\mathcal L\{ty\}&=-Y'\end{aligned}$$더하면 상수 $+1$과 $-1$이 지워집니다.
$$\begin{aligned}&-(s^2+1)Y'-sY=0\\&\Rightarrow\ \frac{Y'}{Y}=-\frac{s}{s^2+1}\\&\Rightarrow\ Y=\frac{C}{\sqrt{s^2+1}}\end{aligned}$$상수 $C$: 초기값 정리로 $sY=\frac{Cs}{\sqrt{s^2+1}}\to C$ ($s\to\infty$)이고 이것이 $J_0(0)=1$이므로 $C=1$.
$$\mathcal L\{J_0(t)\}=\frac{1}{\sqrt{s^2+1}}$$검산(급수): $J_0=1-\frac{t^2}{4}+\frac{t^4}{64}-\cdots$를 항별 변환하면 $\frac1s-\frac{1}{2s^3}+\frac{3}{8s^5}-\cdots$. 한편 $\frac{1}{\sqrt{s^2+1}}=\frac1s\big(1+\frac1{s^2}\big)^{-1/2}=\frac1s-\frac1{2s^3}+\frac{3}{8s^5}-\cdots$. 같습니다. 덤으로 $s\to0$이면 $\int_0^\infty J_0(t)\,dt=1$입니다.
도함수 규칙 $\int_0^\infty f'(t)e^{-st}dt=sF(s)-f(0)$에서 $s$를 양 끝으로 보냅니다.
라플라스 변환은 푸리에 변환의 한 종류입니다. $s=\gamma-i\omega$로 두면
$$F(\gamma-i\omega)=\int_{-\infty}^{\infty}\big[f(t)\theta(t)e^{-\gamma t}\big]e^{i\omega t}dt$$즉 $F$는 $h(t)=f(t)\theta(t)e^{-\gamma t}$의 푸리에 변환(L19 관례의 $\sqrt{2\pi}$배)입니다. $e^{-\gamma t}$는 $f$가 커져도 적분이 수렴하도록 곱한 것입니다. L19의 역변환으로 $h$를 되찾고 $e^{\gamma t}$를 다시 곱하면
$$f(t)=\frac1{2\pi}\int_{-\infty}^{\infty}F(\gamma-i\omega)\,e^{(\gamma-i\omega)t}d\omega$$$s=\gamma-i\omega$, $ds=-i\,d\omega$로 바꾸면 브롬위치 적분입니다. $t>0$이면 $e^{st}$는 왼쪽($\mathrm{Re}\,s\to-\infty$)에서 작아지므로 왼쪽 큰 반원으로 닫을 수 있고(조르당 보조정리, L12), 안에 든 극의 유수 합만 남습니다. $t<0$이면 오른쪽으로 닫는데 거기에는 극이 없어서 $f=0$입니다.
(a) $F=\frac{1}{(s+1)^2(s+2)}$. 극은 $s=-2$ (단순), $s=-1$ (2중).
합: $f(t)=(t-1)e^{-t}+e^{-2t}$. 예제 4-1 (b)(부분분수)와 같습니다. 비교하면 중극에서 "미분해서 $A$ 구하기"와 "$e^{st}$까지 미분하기"가 같은 일을 하고 있다는 것이 보입니다.
(b) $F=\frac{s+3}{s^2+2s+5}$. 극은 $s_\pm=-1\pm2i$ (단순). $F=\frac PQ$ 꼴의 단순극 유수는 $\frac{P(s_k)}{Q'(s_k)}e^{s_kt}$이고 $Q'=2s+2$입니다.
$$\begin{aligned}\operatorname{Res}_{s_+}&=\frac{(-1+2i)+3}{2(-1+2i)+2}\,e^{(-1+2i)t}\\&=\frac{2+2i}{4i}\,e^{-t}e^{2it}\\&=\frac{1-i}{2}\,e^{-t}e^{2it}\end{aligned}$$켤레 극의 유수를 더하면 $2\,\mathrm{Re}$입니다: $2\,\mathrm{Re}\Big[\frac{1-i}{2}(\cos2t+i\sin2t)\Big]e^{-t}=(\cos2t+\sin2t)\,e^{-t}$. 예제 4-2와 같습니다.
종이에 먼저 풀고 답을 여세요. 모든 답은 SymPy로 검산했습니다. 역변환 답은 $t>0$에서의 식입니다.
A1. $\mathcal L\{3t^2-2e^{-t}+5\}$
A2. $\mathcal L\{\sin^2t\}$
A3. $\mathcal L\{\cosh2t-\cos2t\}$
A4. $f(t)=t$ ($0\le t<1$), $f(t)=1$ ($t\ge1$)
B1. $\mathcal L\{te^{2t}\}$
B2. $\mathcal L\{t^2\cos t\}$
B3. $\mathcal L\Big\{\dfrac{1-e^{-t}}{t}\Big\}$
B4. 예제 2-1 (c)를 써서 $\displaystyle\int_0^\infty e^{-t}\,\frac{\sin t}{t}\,dt$
B5. $f(t)=t$ ($0\le t<1$)를 주기 1로 되풀이한 톱니파
B6. 반파 정류: $f=\sin t$ ($0<t<\pi$), $0$ ($\pi<t<2\pi$), 주기 $2\pi$
C1. $\dfrac{1}{s^2-5s+6}$
C2. $\dfrac{s^2+1}{s^3-s}$
C3. $\dfrac{1}{s(s+1)^2}$
C4. $\dfrac{2s+3}{s^2+4s+13}$
C5. $\dfrac{e^{-2s}}{s^2+1}$
C6. $\dfrac{1}{s^4-1}$
D1. 합성곱으로 $\mathcal L^{-1}\Big\{\dfrac{1}{(s^2+1)^2}\Big\}$
D2. 적분방정식 $y(t)=t+\displaystyle\int_0^t(t-\tau)\,y(\tau)\,d\tau$
E1. $y'+2y=e^{-t}$, $y(0)=0$
E2. $y''+y=t$, $y(0)=1$, $y'(0)=0$
E3. $y''+2y'+y=0$, $y(0)=1$, $y'(0)=0$
E4. $y''+4y=\delta(t-1)$, $y(0)=y'(0)=0$
E5. $y'+y=u(t-1)-u(t-2)$, $y(0)=0$
E6. $x'=3x-2y$, $y'=2x-2y$, $x(0)=1$, $y(0)=0$
F1. $F(s)=\dfrac{3s+2}{s(s+1)(s+2)}$의 $f(0^+)$와 $f(\infty)$를 역변환 없이 구하고, 역변환으로 확인하세요.
F2. $F(s)=\dfrac{1}{s(s-1)}$에 최종값 정리를 쓰면 $-1$이 나옵니다. 맞는 답입니까?
F3. $\mathcal L\{J_0(2t)\}$와 $\displaystyle\int_0^\infty e^{-t}J_0(t)\,dt$를 구하세요.
G1. $\dfrac{1}{s(s^2+4)}$을 유수로 역변환하세요.
G2. $\dfrac{1}{(s^2+1)^2}$을 유수로 역변환하세요(2중극 $\pm i$). D1과 비교하세요.
G3. $\dfrac{s}{(s-1)^2(s-2)}$를 유수로 역변환하세요.