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1[철도신호기사 필기] 13년 2회차

다음과 같은 함수 f(t)를 라플라스 변환하면?

  • t<2 : f(t)=0
  • 2≤t≤4 : f(t)=10
  • t>4 : f(t)=0
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해설

주어진 f(t)는 t=2에서 크기 10으로 올라갔다가 t=4에서 0으로 내려오는 사각펄스이므로 라플라스 변환은 F(s)=10s(e−2s−e−4s)F(s)=\dfrac{10}{s}\left(e^{-2s}-e^{-4s}\right) 이다.

펄스를 계단함수의 차로 분해하면 f(t)=10 u(t−2)−10 u(t−4)f(t)=10\,u(t-2)-10\,u(t-4) 이고, 시간이동 정리 L{u(t−a)}=e−ass\mathcal{L}\{u(t-a)\}=\dfrac{e^{-as}}{s} 를 두 항에 각각 적용한다.

따라서 F(s)=10e−2ss−10e−4ss=10s(e−2s−e−4s)F(s)=\dfrac{10e^{-2s}}{s}-\dfrac{10e^{-4s}}{s}=\dfrac{10}{s}\left(e^{-2s}-e^{-4s}\right) 로 정리된다.

  • 계수가 5나 1인 식은 펄스 높이 10과 맞지 않는다.
  • 지수항의 순서를 바꿔 e−4s−e−2s로 쓰면 부호가 뒤집혀 아래로 향하는 펄스가 된다.
  • 두 지수항을 더하면 t>4 이후에도 항이 남아 펄스가 닫히지 않는다.

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