工学数学 2:直前対策パック

公式集、全トピックの解法の要点、16 問の演習問題。完全な解答は巻末にあります。

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1公式と解法

微分方程式

指数関数的な増加・減少
dy/dt = ky → y = y0ekt
半減期
k = ln 2 / t½
ニュートンの冷却法則
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
積分因子
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
混合タンク
dm/dt = r·c − (r/V)·m

行列と行列式

2×2 の行列式
det = ad − bc
2×2 の逆行列
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
製品
(AB)ij = Σk AikBkj
固有値
det(A − λI) = 0
クラメルの公式
xi = det(Ai)/det(A)

ベクトル:内積と外積

大きさ
|a| = √(ax² + ay² + az²)
単位ベクトル
û = a/|a|
角度から成分を求める
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
内積
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
a の b 上へのスカラー射影
a·b/|b|
仕事
W = F·d
外積
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
面積
平行四辺形 |a × b|, 三角形 ½|a × b|
O まわりのモーメント
MO = r × F, r = A − O
平行六面体の体積
V = |a·(b × c)|

解き方

  1. すべてのベクトルを成分で書きます。大きさと角度で与えられた力には F·cos θ と F·sin θ を使います。
  2. 長さと向きには、大きさ √(x² + y² + z²) と単位ベクトル a/|a| を使います。
  3. 角度、射影、垂直性、仕事には内積を使います:a·b = |a||b|cos θ。
  4. 垂直なベクトル、面積、モーメントには外積を使います:3 つの成分を慎重に書き、順序 a × b を守ります。

積分

べき乗の微分
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
定積分
∫ab f dx = F(b) − F(a)
主な不定積分
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
曲線で囲まれた面積
∫ab (f − g) dx

解き方

  1. できれば被積分関数を簡単な項の和に書き直します。
  2. べき乗の積分公式を適用します:∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1)。ex、1/x、sin、cos には基本の積分公式を使います。
  3. 関数とその導関数が一緒に現れていたら置換積分を使います。
  4. 定積分では F(b) − F(a) を計算します。

多変数の微分積分

偏導関数
fx = ∂f/∂x (y constant), fxy = fyx
勾配
∇f = (fx, fy), largest slope |∇f|
方向微分
Duf = ∇f·u, u = v/|v|
接平面
z = f(a, b) + fx(x − a) + fy(y − b)
連鎖律
dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt
2 階微分判定法
D = fxxfyy − fxy²: D > 0, fxx > 0 minimum; D > 0, fxx < 0 maximum; D < 0 saddle
二重積分
∬R f dA = ∫ab∫g(x)h(x) f dy dx
極座標
x = r cos θ, y = r sin θ, dA = r dr dθ

解き方

  1. 偏導関数では、もう一方の変数を定数として扱い、1 変数の規則を使いましょう。
  2. 勾配の問題では、その点で ∇f = (fx, fy) を計算します。最も急な傾きには |∇f| を、方向微分には単位ベクトル u との ∇f·u を使います。
  3. 極値では fx = 0 と fy = 0 を同時に解き、そのあとすべての点を D = fxx·fyy − fxy² で分類します。
  4. 二重積分では、領域を描き、内側の限界が境界の曲線になるように順序(円板なら極座標)を選び、内側から先に積分します。

数列と級数

等差数列
aₙ = a₁ + (n − 1)d, Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2
等比数列
aₙ = a₁rⁿ⁻¹, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r)
無限等比級数
S = a₁/(1 − r), |r| < 1
p 級数
Σ1/kᵖ converges only for p > 1
比判定法
L = lim |ak+1/ak|: L < 1 converges, L > 1 diverges
収束半径
R = lim |ck/ck+1|
テイラー多項式
Pₙ(x) = Σ f⁽ᵏ⁾(a)(x − a)ᵏ/k!
マクローリン級数
eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + …, cos x = 1 − x²/2! + …, ln(1 + x) = x − x²/2 + …
ラグランジュの誤差評価
|Rₙ| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!

解き方

  1. 種類を見極めましょう:等差(一定の差)、等比(一定の比)、標準的な級数、べき級数、テイラー多項式。
  2. 和には Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2、Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r)、または |r| < 1 のとき S = a₁/(1 − r) を使います。a₁ はその和の最初の項です。
  3. 収束については:まず第 n 項判定法、次に Σ1/kᵖ や等比級数との比較を行い、階乗や k 乗には比判定法か根判定法を使います。
  4. テイラー多項式では、f(a)、f′(a)、f″(a)、… を並べ、第 k 階導関数を k! で割り、誤差を M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)! で評価します。

たたみ込みと LTI システム

離散たたみ込み
y[n] = Σ x[k]·h[n − k]
連続たたみ込み
y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ
長さと和
Ly = Lx + Lh − 1, Σy = Σx·Σh
始まり、終わり、面積
t1 + t3 … t2 + t4, ∫y = ∫x·∫h
e^(−at)u(t) へのステップ入力
y(t) = (A/a)(1 − e−at)
1 次系
y′ + a·y = b·x → h(t) = b·e−atu(t)
1 次の漸化式
y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] → h[n] = b·aⁿ
h(t) を通る正弦波
|H(jω)|, ∠H(jω); H(jω) = b/(a + jω)
フーリエ級数の振幅
方形波 ±A:4A/(kπ)、奇数 k;三角波 ±A:8A/(π²k²)、奇数 k;パルス列:A·D と (2A/(kπ))|sin kπD|

解き方

  1. 2 つの信号をスケッチし、それぞれが 0 でない範囲を書き込みます。
  2. h を反転してずらします:各出力時刻について、両方の信号が重なる範囲を求めます。
  3. その重なりの範囲だけで、掛けて足し合わせる(離散)か、掛けて積分します(連続)。
  4. 結果を確認しましょう:出力は開始時刻の和から始まり、終了時刻の和で終わり、その面積または和は、入力の面積または和の積になります。

2演習問題

1.微分方程式ふつう
tyy(0) = 2y(1.5) = ?

y(0) = 2、y′(0) = 0 として y″ + 2y′ + y = 0 を解きなさい。y(1.5) を求めなさい。

y″ + 2y′ + y = 0y(0) = 2y′(0) = 0
y(1.5) =
2.微分方程式むずかしい
t (min)m (kg)t = ?53 kg

タンクに、塩 5 kg を溶かした水が 400 L 入っています。 1 L あたり 0.25 kg の塩を含む塩水が 5 L/min で流入し、よく混ざった溶液が同じ流量で流出します。 タンク内の塩が 53 kg になるのは何分後 t ですか?

V = 400 Lm0 = 5 kgc = 0.25 kg/Lr = 5 L/min
t = min
3.行列と行列式ふつう
A =3−4−32−1−4−52−2

示された 3×3 行列 A の行列式 det A を求めなさい。

A = [3 −4 −3; 2 −1 −4; −5 2 −2]
det A =
4.行列と行列式むずかしい
A =53−6−2b =97

連立方程式 5x + 3y = 9、−6x − 2y = 7 を解きなさい。x を求めなさい。

5x + 3y = 9−6x − 2y = 7
x =
5.ベクトル:内積と外積ふつう
xyzab

ベクトル a = (−4, 5, 2) と b = (1, −1, k) が垂直になるような k の値を求めよ。

a = (−4, 5, 2)b = (1, −1, k)
k =
6.ベクトル:内積と外積むずかしい
xyzabc

1 つの頂点から出る辺が a = (1, −4, −5)、b = (3, 3, 3)、c = (−1, −5, −3) である平行六面体の体積 V を求めよ。

a = (1, −4, −5)b = (3, 3, 3)c = (−1, −5, −3)
V =
7.積分ふつう
xy1y = x·sin x

I = ∫₀1 x·sin x dx(x はラジアン)を計算しなさい。

∫₀1 x·sin x dx
I =
8.積分むずかしい
xyy = x2​y = 3x

y = x2 と y = 3x で囲まれた部分の面積 A を求めなさい。

y = x2y = 3x
A =
9.多変数の微分積分ふつう
xy3−2∇fP

f(x, y) = 2x²y + x² + 3y³ について、点 (3, −2) での f の変化率の最大値、つまり |∇f| を求めてください。

f(x, y) = 2x²y + x² + 3y³P = (3, −2)
|∇f| =
10.多変数の微分積分むずかしい
xy−202−4−202(1, −3)(−1, −3)

f(x, y) = −x³ + 3x − y² − 6y は (−1, −3) に臨界点をもちます。そこでの判別式 D = fxxfyy − fxy² を計算してください。

f(x, y) = −x³ + 3x − y² − 6yP = (−1, −3)
D =
11.数列と級数ふつう
k|aₖ₊₁/aₖ|123456789101112

Σk=1∞ kᵏ/(5ᵏ·k!) に比判定法を適用してください。L = lim |ak+1/ak| を求めてください。

ak = kᵏ/(5ᵏ·k!)
L =
12.数列と級数むずかしい
xyfP₅2.5

f(x) = sin x の 5 次のマクローリン多項式を使って、f(2.5) を近似してください。P₅(2.5) を答えてください。

f(x) = sin xn = 5x = 2.5
P₅(2.5) =
13.ラプラス変換ふつう
ReIm−2−4−6−8−10−12−142

F(s) = (2s + 25)/(s² + 2s + 5) の f(t) を平方完成によって求め、f(1) を計算せよ。

F(s) = (2s + 25)/(s² + 2s + 5)t = 1 s
f(1) =
14.ラプラス変換むずかしい
t (s)y(t)t = 0.25y(0.25) = ?

ラプラス変換を用いて、y(0) = 8、y′(0) = 7 の条件で y″ + 7y′ + 12y = 0 を解き、y(0.25) を求めよ。

y″ + 7y′ + 12y = 0y(0) = 8y′(0) = 7t = 0.25 s
y(0.25) =
15.たたみ込みと LTI システムふつう
x(t)t−20h(t)t−13

信号 x(t) は t = −2 s から t = 0 s の間だけ、h(t) は t = −1 s から t = 3 s の間だけ 0 でない値をとります。y(t) = x(t) ∗ h(t) が終わる時刻 tend を求めなさい。

x: −2 … 0 sh: −1 … 3 s
tend = s
16.たたみ込みと LTI システムむずかしい
5cos(7.5t)h(t) = 5e−10t​u(t)y(t)

入力 x(t) = 5·cos(7.5t) が、h(t) = 5·e−10tu(t) のシステムに加えられます。定常出力の振幅 Ym を求めなさい。

h(t) = 5e−10tu(t)x(t) = 5cos(7.5t)
Ym =

3溶液

1.微分方程式

答え: y(1.5) = 1.116

2 階線形方程式:y″ + b·y′ + c·y = 0 では y = ert とおきます。これから特性方程式 r² + b·r + c = 0 が得られます。異なる 2 つの実根 r₁ ≠ r₂ のときは y = A·er₁t + B·er₂t(過減衰)、重根 r のときは y = (A + Bt)·ert(臨界減衰)、複素根 −α ± jω のときは y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt)(不足減衰、振動)となります。初期値 y(0) と y′(0) から A と B が決まります。y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 の形に書くと、ωn は固有角周波数、ζ は減衰比で、ζ < 1 なら振動します。入力が一定の y″ + by′ + cy = c·K では、解は定常値 K に自由応答を加えたものです。

重根

(r + 1)² = 0 → r = −1

定数

A = y(0) = 2
y′(0) = B − 1A → B = 0 + 2 = 2

計算する

y(1.5) = (2 + 2·1.5)·e−1.5 = 1.116

答え

y(1.5) = 1.116
2.微分方程式

答え: t = 56.3 min

1 階微分方程式:dy/dt = k·y の解は y = y₀·ekt です(k > 0 なら増加、k < 0 なら減少)。半減期 T からは k = ln 2/T が得られます。ニュートンの冷却法則 dT/dt = −k·(T − Tₐ) からは T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt が得られます。線形方程式 y′ + p(x)·y = q(x) は積分因子 μ = e∫p dx を使って解きます:(μy)′ = μq なので、μy = ∫μq dx + C です。

結果

m(t) = 100 + (−95)·e−t/80

t について解く

e−t/80 = (100 − 53)/(100 − 5) = 0.4947
t = 80·ln(2.021) = 56.3 min

答え

t = 56.3 min
3.行列と行列式

答え: det A = −63

行列:2×2 行列の行列式は ad − bc です。3×3 では 1 つの行に沿って展開します:各成分に、その行と列を除いた 2×2 行列の行列式を掛け、符号は + − + と交互にします。固有値 λ は det(A − λI) = 0 を満たし、2×2 では λ² −(トレース)·λ + det = 0 です。

第 1 行の 2×2 小行列式

M₁₁ = 10, M₁₂ = −24, M₁₃ = −1

余因子展開

det A = 3·10 − (−4)·(−24) + (−3)·(−1) = −63

答え

det A = −63
4.行列と行列式

答え: x = −4.875

行列:2×2 行列の行列式は ad − bc です。3×3 では 1 つの行に沿って展開します:各成分に、その行と列を除いた 2×2 行列の行列式を掛け、符号は + − + と交互にします。固有値 λ は det(A − λI) = 0 を満たし、2×2 では λ² −(トレース)·λ + det = 0 です。

係数行列の行列式

det A = 5·(−2) − 3·(−6) = 8

x の列を置き換える

det Aₓ = 9·(−2) − 3·7 = −39
x = −39/8 = −4.875

答え

x = −4.875
y = 11.13
5.ベクトル:内積と外積

答え: k = 4.5

Dot product: a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.

内積 = 0

a·b = (−4)·1 + 5·(−1) + 2·k = 0
−9 + 2·k = 0

k について解く

k = −(−9)/2 = 4.5

答え

k = 4.5
6.ベクトル:内積と外積

答え: V = 42

Cross product: a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.

外積 b × c

(b × c)x = bycz − bzcy = 3·(−3) − 3·(−5) = 6
(b × c)y = bzcx − bxcz = 3·(−1) − 3·(−3) = 6
(b × c)z = bxcy − bycx = 3·(−5) − 3·(−1) = −12

a との内積

a·(b × c) = 1·6 + (−4)·6 + (−5)·(−12) = 42
V = |42| = 42

答え

V = 42
7.積分

答え: I = 0.3012

部分積分:∫u·dv = u·v − ∫v·du。積の微分公式から導かれます。u には、微分すると簡単になるほうの因子(x のべき乗や ln x)を選び、dv には、積分できるほうの因子(eˣ、sin x、cos x、または u = ln x のときの x)を選びます。定積分では、u·v を両端で評価します:∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du。因子 x² があるときは 2 回行います。

u と dv を選ぶ

u = x, du = dx; dv = sin x dx, v = −cos x

原始関数

∫x sin x dx = −x cos x + ∫cos x dx = −x cos x + sin x

極限

(−1·cos 1 + sin 1) − (0 + 0) = 0.3012

答え

I = 0.3012
8.積分

答え: A = 4.5

定積分:∫ₐᵇ f(x) dx は、a から b までのグラフと x 軸の間の符号付き面積です。原始関数 F(F′ = f)を求め、F(b) − F(a) を計算します。べき乗の法則:∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1)。2 曲線の間の面積は ∫(上 − 下) dx です。

交点

x2 = 3x → x = 0, x = 3

上から下を引いて積分する

A = [1.5x2 − 0.3333x3]03 = 4.5

答え

A = 4.5
9.多変数の微分積分

答え: |∇f| = 56.92

勾配:∇f = (fx, fy) は最も急に増加する方向を向き、|∇f| は変化率の最大値です。方向 v に沿った方向微分は、単位ベクトル u = v/|v| を用いて Duf = ∇f·u です。点 (a, b) での接平面は z = f(a, b) + fx(a, b)(x − a) + fy(a, b)(y − b) で、その点の近くでの f の線形近似を与えます。連鎖律:dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt。

偏導関数

fx = 4xy + 2x → fx(3, −2) = −18
fy = 2x² + 9y² → fy(3, −2) = 54

勾配の長さ

|∇f| = √((−18)² + 54²) = 56.92

答え

|∇f| = 56.92
10.多変数の微分積分

答え: D = −12

臨界点と二重積分:臨界点では fx = fy = 0 です。D = fxxfyy − fxy² を用いた 2 階微分判定法:D > 0 かつ fxx > 0 なら極小、D > 0 かつ fxx < 0 なら極大、D < 0 なら鞍点、D = 0 なら何も決まりません。一般の領域上の二重積分では、内側の積分の限界を領域を囲む曲線にします。円板や扇形では極座標 x = r cos θ、y = r sin θ、dA = r dr dθ を使います(係数 r を忘れないでください)。

2 階偏導関数

fxx = 6, fyy = −2, fxy = 0

判別式

D = 6·(−2) − 0² = −12
→ 鞍点

答え

D = −12
11.数列と級数

答え: L = 0.5437

収束:項が 0 に近づかなければ、級数は発散します(第 n 項判定法)。Σ1/kᵖ が収束するのは p > 1 のときだけで、Σrᵏ が収束するのは |r| < 1 のときだけです。k が大きいときに項がこれらと同じようにふるまうなら、級数をこれらと比較します。比判定法:L = lim |ak+1/ak|、根判定法:L = lim |ak|1/k。L < 1 なら収束、L > 1 なら発散、L = 1 なら何も決まりません。べき級数 Σck(x − x₀)ᵏ は |x − x₀| < R で収束し、R = lim |ck/ck+1| です。項が 0 に減少していく交代級数は収束します。

連続する項の比

|ak+1/ak| = (1 + 1/k)ᵏ/5 → e/5

結論

L = 0.5437 < 1

答え

L = 0.5437

L < 1 なので、級数は収束します。

12.数列と級数

答え: P₅(2.5) = 0.7096

テイラー多項式:x = a の近くで、滑らかな関数は Pₙ(x) = f(a) + f′(a)(x − a) + f″(a)(x − a)²/2! + … + f⁽ⁿ⁾(a)(x − a)ⁿ/n! で近似されます。a = 0 のときがマクローリン多項式です。標準的な級数:eˣ = Σxᵏ/k!、sin x = x − x³/3! + x⁵/5! − …、cos x = 1 − x²/2! + x⁴/4! − …、ln(1 + x) = x − x²/2 + x³/3 − …、1/(1 − x) = Σxᵏ。ラグランジュの誤差評価:|f(x) − Pₙ(x)| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!。ここで M は a と x の間での |f⁽ⁿ⁺¹⁾| の最大値です。

マクローリン多項式

P₅(x) = x − 0.1667x³ + 0.008333x⁵

代入する

P₅(2.5) = 2.5 − 2.604167 + 0.813802 = 0.7096

答え

P₅(2.5) = 0.7096

厳密な値は f(2.5) = 0.598472 です。項を増やすか、0 に近い点を取ると、誤差 −0.111163 は小さくなります。

13.ラプラス変換

答え: f(1) = 3.541

ラプラス変換:F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt は、微分を s の掛け算に変えます:ℒ{f′} = sF(s) − f(0)、ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0)。基本的な変換対:1 ↔ 1/s、e−at ↔ 1/(s + a)、t·e−at ↔ 1/(s + a)²、sin ωt ↔ ω/(s² + ω²)、cos ωt ↔ s/(s² + ω²)。また、s → s + σ のシフトは、時間関数に e−σt を掛けることに対応します。有理式 F(s) を逆変換するには部分分数に分解します。単極 p の留数は A = [(s − p)·F(s)] の s = p での値です。最終値の定理:f(∞) = lims→0 s·F(s)。これは s·F(s) のすべての極が左半平面にあるときに限り成り立ちます。初期値の定理:f(0⁺) = lims→∞ s·F(s)。

平方完成する

s² + 2s + 5 = (s + 1)² + 4 = (s + 1)² + 2²

分子を合わせる

F(s) = 2·(s + 1)/((s + 1)² + 2²) + (23/2)·2/((s + 1)² + 2²)

逆変換

f(t) = e−t·(2·cos 2t + 11.5·sin 2t)
f(1) = e−1·(2·cos(2·1) + 11.5·sin(2·1)) = 3.541

答え

f(1) = 3.541
14.ラプラス変換

答え: y(0.25) = 7.018

ラプラス変換:F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt は、微分を s の掛け算に変えます:ℒ{f′} = sF(s) − f(0)、ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0)。基本的な変換対:1 ↔ 1/s、e−at ↔ 1/(s + a)、t·e−at ↔ 1/(s + a)²、sin ωt ↔ ω/(s² + ω²)、cos ωt ↔ s/(s² + ω²)。また、s → s + σ のシフトは、時間関数に e−σt を掛けることに対応します。有理式 F(s) を逆変換するには部分分数に分解します。単極 p の留数は A = [(s − p)·F(s)] の s = p での値です。最終値の定理:f(∞) = lims→0 s·F(s)。これは s·F(s) のすべての極が左半平面にあるときに限り成り立ちます。初期値の定理:f(0⁺) = lims→∞ s·F(s)。

方程式を変換する

s²Y − 8s − 7 + 7(sY − 8) + 12Y = 0
Y(s) = (8s + 63)/((s + 3)(s + 4))

部分分数展開

A = 39/1 = 39
B = 31/(−1) = −31

結果

y(t) = 39·e−3t − 31·e−4t
y(0.25) = 7.018

答え

y(0.25) = 7.018

検算:y(0) = A + B = 8。

15.たたみ込みと LTI システム

答え: tend = 3 s

連続たたみ込み:y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ。h を反転し、位置 t までずらし、重なる部分の積を積分します。因果的な信号では、積分は 0 から t までです。役に立つ結果:y の面積は x の面積と h の面積の積です。x が t₁ から t₂ まで、h が t₃ から t₄ まで続くなら、y は t₁ + t₃ から t₂ + t₄ まで続きます。h(t) = e−atu(t) と高さ A のステップ入力では、y(t) = (A/a)(1 − e−at) です。

始まりと終わり

tstart = −2 + (−1) = −3 s
tend = 0 + 3 = 3 s

答え

tend = 3 s

答え

tend = 3 s
16.たたみ込みと LTI システム

答え: Ym = 2

インパルス応答とフーリエ級数:インパルス応答 h(t) は LTI システムを完全に表します:y′ + a·y = b·x では h(t) = b·e−atu(t)、y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] では h[n] = b·aⁿu[n] です。正弦波 cos ωt は、ゲイン |H(jω)| と位相 ∠H(jω) をもって通過します(H は h のフーリエ変換)。周期信号は k/T の高調波の和です:±A の方形波は奇数次の高調波だけをもち、振幅は 4A/(kπ)、ピーク A の三角波は 8A/(π²k²)、高さ A でデューティ比 D のパルス列は平均値 A·D と高調波 (2A/(kπ))·|sin(kπD)| をもちます。

周波数応答

H(jω) = 5/(10 + jω)

入力周波数でのゲイン

|H(j7.5)| = 5/√(10² + 7.5²) = 0.4
Ym = 5·0.4 = 2

答え

Ym = 2

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