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라플라스 변환함수 F(s)=\dfrac{s+2}{s^{2}+4s+13}… | [철도신호기사 필기] 11년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[철도신호기사 필기] 11년 1회차
라플라스 변환함수 F(s)=s+2s2+4s+13F(s)=\dfrac{s+2}{s^{2}+4s+13}에 대한 역변환 함수f(t)는?
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e-2tcos3t
2
e-3tco2t
3
e3tcos2t
4
e2tcos3t
해설

역변환 결과는 e−2tcos⁡3te^{-2t}\cos 3t이다.

분모를 완전제곱 꼴로 정리하는 것이 출발점이다.
s2+4s+13=(s+2)2+9=(s+2)2+32s^{2}+4s+13=(s+2)^{2}+9=(s+2)^{2}+3^{2}

이때 분자가 마침 s+2s+2이므로 식 전체가 코사인 변환쌍의 복소추이(주파수 이동) 형태가 된다.
F(s)=s+2(s+2)2+32F(s)=\dfrac{s+2}{(s+2)^{2}+3^{2}}

기본 변환쌍 L[cos⁡ωt]=ss2+ω2\mathcal{L}\left[\cos \omega t\right]=\dfrac{s}{s^{2}+\omega^{2}}에서 s→s+as \to s+a로 옮기면 시간영역에 e−ate^{-at}가 곱해지므로, a=2a=2, ω=3\omega=3을 대입해 f(t)=e−2tcos⁡3tf(t)=e^{-2t}\cos 3t를 얻는다. 감쇠지수의 2와 각주파수 3을 서로 바꿔 쓰지 않도록 주의해야 한다.

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