${\displaystyle t\cos \omega t}$ のラプラス変換

${\displaystyle \mathcal{L}\left\{t\cos \omega t\right\}}$ ${\displaystyle =\frac{s^2-{\omega }^2}{{\left(s^2+{\omega }^2\right)}^2}}$

ただし， ${\displaystyle \mathrm{Re}s>0}$ とする．

■証明

微分則の(2)より

${\displaystyle \mathcal{L}\left\{-tf\left(t\right)\right\}=\frac{dF\left(s\right)}{ds}}$

ラプラス変換の線形性 ${\displaystyle \mathcal{L}\left\{af\left(t\right)\right\}=a\mathcal{L}\left\{f\left(t\right)\right\}}$ より

${\displaystyle -\mathcal{L}\left\{tf\left(t\right)\right\}=\frac{dF\left(s\right)}{ds}}$

よって

${\displaystyle \mathcal{L}\left\{tf\left(t\right)\right\}=-\frac{dF\left(s\right)}{ds}}$   ･･････(1)

が得られる．

${\displaystyle f\left(t\right)=\cos \omega t}$   ･･････(2)

とおいて，(1)を適用する．

${\displaystyle \mathcal{L}\left\{f\left(t\right)\right\}=\mathcal{L}\left\{\cos \omega t\right\}}$ ${\displaystyle =\frac{s}{s^2+{\omega }^2}}$

より，(1)の ${\displaystyle F\left(s\right)}$ は

${\displaystyle F\left(s\right)=\frac{s}{s^2+{\omega }^2}}$   ･･････(3)

となる．

(1)に(2)，(3)を代入して微分の計算をすると

${\displaystyle \mathcal{L}\left\{t\cos \omega t\right\}=-\frac{d}{ds}\frac{s}{s^2+{\omega }^2}}$ ${\displaystyle =-\frac{1\cdot \left(s^2+{\omega }^2\right)-s\cdot 2s}{{\left(s^2+{\omega }^2\right)}^2}}$${\displaystyle =\frac{s^2-{\omega }^2}{{\left(s^2+{\omega }^2\right)}^2}}$

となり，証明された．

 

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　最終更新日： 2026年7月27日