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1[철도신호기사 필기] 22년 1회차
f(t)=L−1[s2+3s+2s2+2s+5]f(t)=\mathcal{L}^{-1}\left[\dfrac{s^{2}+3s+2}{s^{2}+2s+5}\right]는?
1
δ(t)+e-t(cos2t-sin2t)
2
δ(t)+e-t(cos2t+2sin2t)
3
δ(t)+e-t(cos2t-2sin2t)
4
δ(t)+e-t(cos2t+sin2t)
해설

분자와 분모의 차수가 같으므로 먼저 상수항을 분리하면 결과는 δ(t) + e−t(cos2t − 2sin2t) 가 된다.

나눗셈으로 정리하면 s2+3s+2s2+2s+5=1+s−3s2+2s+5\dfrac{s^{2}+3s+2}{s^{2}+2s+5}=1+\dfrac{s-3}{s^{2}+2s+5} 이고, 상수 1의 역변환이 바로 단위임펄스 δ(t) 다.

남은 항의 분모를 완전제곱으로 바꾸면 s2+2s+5=(s+1)2+22s^{2}+2s+5=(s+1)^{2}+2^{2} 이므로, 분자를 그 형태에 맞춰 s−3(s+1)2+22=s+1(s+1)2+22−2⋅2(s+1)2+22\dfrac{s-3}{(s+1)^{2}+2^{2}}=\dfrac{s+1}{(s+1)^{2}+2^{2}}-2\cdot\dfrac{2}{(s+1)^{2}+2^{2}} 로 쪼갠다.

각 항은 감쇠 여현·정현에 대응하므로 e−tcos⁡2t−2e−tsin⁡2te^{-t}\cos 2t-2e^{-t}\sin 2t 가 되고, 최종적으로 f(t)=δ(t)+e−t(cos⁡2t−2sin⁡2t)f(t)=\delta(t)+e^{-t}(\cos 2t-2\sin 2t) 다. 사인 항의 계수 2를 빠뜨리지 않는 것이 이 문제의 갈림길이다.

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