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応用分野: ラプラス変換
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三角関数のラプラス変換

L{sinωt}=ωs2+ω2

L{cosωt}=ss2+ω2

■証明:正弦関数

ラプラス変換の定義より

L{sinωt}=0estsinωtdt

=0(1sest)'sinωtdt

部分積分法を用いて

=[1sestsinωt]00(1sest)(sinωt)'dt

=1s0est(ωcosωt)dt

=1s0(1sest)'ωcosωtdt

もう一度,部分積分法を用いて

=1s{[1sestωcosωt]0 0(1sest)(ωcosωt)dt}

=1s{[1sestωcosωt]0 01sestω2sinωtdt}

=1s(ωsω2s0estsinωtdt)

ここで

L{sinωt}=0estsinωtdt

であることより

L{sinωt}=1s(ωsω2sL{sinωt})

L{sinωt}=ωs2ω2s2L{sinωt}

この方程式を L{sinωt} について解くと

L{sinωt}(1+ω2s2)=ωs2

L{sinωt}=ωs2(1+ω2s2)

=ωs2+ω2

 

■証明:余弦関数

ラプラス変換の定義より

L{cosωt}=0estcosωtdt

=0(1sest)'cosωtdt

部分積分法を用いて

=[1sestcosωt]00(1sest)(cosωt)'dt

=[1sestcosωt]00(1sest)(ωsinωt)dt

=1sωs0estsinωtdt

=1sωs0(1sest)'sinωtdt

もう一度,部分積分法を用いて

=1sωs{[1sestsinωt]0 0(1sest)(sinωt)dt}

=1sωs{[1sestsinωt]0+01sestωcosωtdt}

=1sω2s20estcosωtdt

ここで

L{cosωt}=0estcosωtdt

であことより

L{cosωt}=1sω2s2L{cosωt}

この方程式を L{cosωt} について解くと

L{cosωt}(1+ω2s2)=1s

L{cosωt}=1s(1+ω2s2)

=ss2+ω2

 

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学生スタッフ作成

 最終更新日: 2023年6月6日

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