ラプラス変換に関する問題

ラプラス変換に関する問題

■問題

次の式をラプラス変換を用いて,一般解を求めなさい.

y ″ +2 y ′ =0

(初期条件: y 0 =1 , y ′ 0 =−2 )

■答

y= e −2t

■ヒント

ラプラス変換の微分則を用いて解く

■解き方

ラプラス変換すると

y → L Y s

y ′ → L sY s −y 0

y ″ → L s 2 Y s −s⋅y 0 − y ′ 0

となり,これらを式に代入

s 2 Y s −sy 0 − y ′ 0 +2( sY s −y 0 ) =0

初期条件より

s 2 Y s −s+2+2(sY s −1)=0

( s 2 +2s)Y s −s=0

Y s = s s(s+2) = 1 s+2

逆ラプラス変換をする ⇒ラプラス変換表はこちら

y= e −2t

■別解

定数係数線形同次微分方程式の解法を用いて解く.

特性方程式

λ 2 +2λ=0

より

λ(λ+2)=0

λ=0,−2

よって一般解は

y= C 1 + C 2 e −2t  (ただし C 1 , C 2 は任意定数)

y ′ =−2 C 2 e −2t

初期条件より

y 0 = C 1 + C 2  ・・・・・・(1)

y ′ 0 =−2 C 2  ・・・・・・(2)

(1),(2)より

C 1 =0, C 2 =1

よって

y= e −2t

 

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最終更新日: 2023年6月6日