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두 신호 s_1(t)=4e^{-t}u(t), s_2(t)=5e^{-2t… | [7급 국가직 회로이론] 24년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 회로이론] 24년 1회차
두 신호 s1(t)=4e−tu(t)s_1(t)=4e^{-t}u(t), s2(t)=5e−2tu(t)s_2(t)=5e^{-2t}u(t)의 콘볼루션(convolution) 적분은? (단, t≥0t\geq 0 [sec]이고, u(t)u(t)는 단위계단함수이다)
1
−20(e−t−e−2t)-20(e^{-t}-e^{-2t})
2
−20(e−t+e−2t)-20(e^{-t}+e^{-2t})
3
20(e−t−e−2t)20(e^{-t}-e^{-2t})
4
20(e−t+e−2t)20(e^{-t}+e^{-2t})
해설

콘볼루션 결과는 20(e−t−e−2t)20(e^{-t}-e^{-2t})이다.

정의 s1∗s2=∫0t4e−τ⋅5e−2(t−τ) dτs_1*s_2=\int_0^t 4e^{-\tau}\cdot5e^{-2(t-\tau)}\,d\tau
=20e−2t∫0teτ dτ=20e−2t(et−1)=20e^{-2t}\int_0^t e^{\tau}\,d\tau=20e^{-2t}(e^{t}-1)
=20(e−t−e−2t)=20(e^{-t}-e^{-2t})

라플라스 변환으로 검산하면 4s+1⋅5s+2=20s+1−20s+2\dfrac{4}{s+1}\cdot\dfrac{5}{s+2}=\dfrac{20}{s+1}-\dfrac{20}{s+2}로 같다.

  • −20(e−t−e−2t)-20(e^{-t}-e^{-2t})는 부호가 반대로, 양의 신호끼리의 콘볼루션이 음수가 될 수 없다.
  • 20(e−t+e−2t)20(e^{-t}+e^{-2t})는 t=0t=0에서 0이 되어야 한다는 조건을 만족하지 않는다.
  • −20(e−t+e−2t)-20(e^{-t}+e^{-2t})는 부호와 초기값 모두 맞지 않는다.

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