Dalam tetingkap cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan pada peranti anda.
1Formula dan kaedah
Persamaan pembezaan
Pertumbuhan/pereputan eksponen
dy/dt = ky → y = y0ekt
Separuh hayat
k = ln 2 / t½
Hukum penyejukan Newton
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Faktor pengamiran
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Tangki pencampuran
dm/dt = r·c − (r/V)·m
Matriks & penentu
penentu 2×2
det = ad − bc
Songsangan 2×2
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Produk
(AB)ij = Σk AikBkj
Nilai eigen
det(A − λI) = 0
Petua Cramer
xi = det(Ai)/det(A)
Vektor: hasil darab titik & silang
Magnitud
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Vektor unit
û = a/|a|
Komponen daripada sudut
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Hasil darab titik
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Unjuran skalar a pada b
a·b/|b|
Kerja
W = F·d
Hasil darab silang
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Luas
segi empat selari |a × b|, segi tiga ½|a × b|
Momen pada O
MO = r × F, r = A − O
Isi padu parallelepiped
V = |a·(b × c)|
Kaedah
Tulis setiap vektor dalam komponen; bagi daya yang diberikan oleh magnitud dan sudut, gunakan F·cos θ dan F·sin θ.
Untuk panjang dan arah gunakan magnitud √(x² + y² + z²) dan vektor unit a/|a|.
Gunakan hasil darab titik untuk sudut, unjuran, keserenjangan dan kerja: a·b = |a||b|cos θ.
Gunakan hasil darab silang untuk vektor berserenjang, luas dan momen: tulis ketiga-tiga komponen dengan teliti, dan kekalkan susunan a × b.
Kamiran
Petua kuasa
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Kamiran tentu
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Kamiran lazim
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Luas antara lengkung
∫ab (f − g) dx
Kaedah
Tulis semula kamiran sebagai hasil tambah sebutan ringkas jika boleh.
Gunakan petua kuasa: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), dan kamiran piawai untuk ex, 1/x, sin dan cos.
Gunakan penggantian apabila anda melihat satu fungsi dan terbitannya bersama.
Untuk kamiran tentu, nilaikan F(b) − F(a).
Kalkulus multipemboleh ubah
Terbitan separa
fx = ∂f/∂x (y constant), fxy = fyx
Kecerunan
∇f = (fx, fy), largest slope |∇f|
Terbitan arah
Duf = ∇f·u, u = v/|v|
Satah tangen
z = f(a, b) + fx(x − a) + fy(y − b)
Petua rantai
dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt
Ujian terbitan kedua
D = fxxfyy − fxy²: D > 0, fxx > 0 minimum; D > 0, fxx < 0 maximum; D < 0 saddle
Kamiran berganda
∬R f dA = ∫ab∫g(x)h(x) f dy dx
Koordinat kutub
x = r cos θ, y = r sin θ, dA = r dr dθ
Kaedah
Untuk terbitan separa, anggap pemboleh ubah yang satu lagi sebagai pemalar dan gunakan petua satu pemboleh ubah.
Untuk soalan kecerunan hitung ∇f = (fx, fy) pada titik itu; gunakan |∇f| untuk cerun paling curam dan ∇f·u dengan vektor unit u untuk terbitan arah.
Untuk ekstrem selesaikan fx = 0 dan fy = 0 bersama-sama, kemudian kelaskan setiap titik dengan D = fxx·fyy − fxy².
Untuk kamiran berganda lakar rantau itu, pilih susunan (atau koordinat kutub untuk cakera) supaya had dalam ialah lengkung pembatas, dan kamirkan bahagian dalam dahulu.
Jujukan & siri
Jujukan aritmetik
aₙ = a₁ + (n − 1)d, Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2
Jujukan geometri
aₙ = a₁rⁿ⁻¹, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r)
Siri geometri tak terhingga
S = a₁/(1 − r), |r| < 1
Siri-p
Σ1/kᵖ converges only for p > 1
Ujian nisbah
L = lim |ak+1/ak|: L < 1 converges, L > 1 diverges
Jejari penumpuan
R = lim |ck/ck+1|
Polinomial Taylor
Pₙ(x) = Σ f⁽ᵏ⁾(a)(x − a)ᵏ/k!
Siri Maclaurin
eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + …, cos x = 1 − x²/2! + …, ln(1 + x) = x − x²/2 + …
Had ralat Lagrange
|Rₙ| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!
Kaedah
Kenal pasti jenisnya: aritmetik (beza malar), geometri (nisbah malar), siri piawai, siri kuasa atau polinomial Taylor.
Untuk hasil tambah gunakan Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r), atau S = a₁/(1 − r) apabila |r| < 1, dengan a₁ ialah sebutan pertama hasil tambah.
Untuk penumpuan: ujian sebutan ke-n dahulu, kemudian bandingkan dengan Σ1/kᵖ atau siri geometri, dan gunakan ujian nisbah atau punca untuk faktorial dan kuasa k.
Untuk polinomial Taylor senaraikan f(a), f′(a), f″(a), …, bahagi terbitan ke-k dengan k!, dan beri had ralat dengan M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!.
Konvolusi & sistem LTI
Konvolusi diskret
y[n] = Σ x[k]·h[n − k]
Konvolusi selanjar
y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ
Panjang dan hasil tambah
Ly = Lx + Lh − 1, Σy = Σx·Σh
Mula, tamat dan luas
t1 + t3 … t2 + t4, ∫y = ∫x·∫h
Langkah ke dalam e^(−at)u(t)
y(t) = (A/a)(1 − e−at)
Sistem tertib pertama
y′ + a·y = b·x → h(t) = b·e−atu(t)
Rekursi tertib pertama
y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] → h[n] = b·aⁿ
Sinusoid melalui h(t)
|H(jω)|, ∠H(jω); H(jω) = b/(a + jω)
Amplitud siri Fourier
segi empat ±A: 4A/(kπ), k ganjil; segi tiga ±A: 8A/(π²k²), k ganjil; rentetan denyut: A·D dan (2A/(kπ))|sin kπD|
Kaedah
Lakarkan kedua-dua isyarat dan catat di mana setiap satu bukan sifar.
Balikkan h dan gelongsorkannya: bagi setiap masa output, cari julat di mana kedua-dua isyarat bertindih.
Darab dan tambah (diskret) atau darab dan kamirkan (selanjar) pada pertindihan itu sahaja.
Semak hasilnya: output bermula pada hasil tambah masa mula, berakhir pada hasil tambah masa tamat, dan luas atau hasil tambahnya ialah hasil darab luas atau hasil tambah input.
2Soalan latihan
1.Persamaan pembezaanSederhana
Selesaikan y″ + 8y′ + 15y = 0 dengan y(0) = 1 dan y′(0) = -2. Cari y(1.5).
y″ + 8y′ + 15y = 0y(0) = 1y′(0) = -2
y(1.5) =
2.Persamaan pembezaanSukar
Satu sistem mematuhi y″ + y′ + 16.25y = 162.5 untuk t ≥ 0, bermula dari pegun: y(0) = 0, y′(0) = 0. Cari nilai puncak ymax sambutan langkahnya.
y″ + y′ + 16.25y = 162.5y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
3.Matriks & penentuSederhana
Biar C = AB bagi matriks yang ditunjukkan. Cari unsur c11 (baris 1, lajur 1).
A = [6 3; −4 0]B = [−2 2; 1 −4]
c11 =
4.Matriks & penentuSukar
Cari nilai eigen yang lebih besar λ bagi matriks A yang ditunjukkan.
A = [−3 3; −7 7]
λ =
5.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Cari sudut θ antara vektor a = (2, 2, −3) dan b = (2, 6, 5), dalam darjah.
a = (2, 2, −3)b = (2, 6, 5)
θ = °
6.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Cari luas A segi tiga dengan bucu A(1, −4, −2), B(3, −2, 3) dan C(2, −4, 0). Koordinat dalam meter.
A(1, −4, −2)B(3, −2, 3)C(2, −4, 0)
A = m²
7.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫01 2x·(x² + 1)2 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)2[0, 1]
I =
8.KamiranSukar
Nilaikan I = ∫₀1 x²·eˣ dx.
∫₀1 x²eˣ dx
I =
9.Kalkulus multipemboleh ubahSederhana
Bagi f(x, y) = −2xy³ − 3x³ − 5y², cari terbitan arah Duf pada (−1, 2) dalam arah v = (−1, 1).
f(x, y) = −2xy³ − 3x³ − 5y²P = (−1, 2)v = (−1, 1)
Duf =
10.Kalkulus multipemboleh ubahSukar
Gunakan koordinat kutub untuk menilai I = ∬R √(x² + y²) dA, dengan R ialah gelang 0.25 ≤ x² + y² ≤ 9.
f = √(x² + y²)0.5 ≤ r ≤ 30 ≤ θ ≤ 2π
I =
11.Jujukan & siriSederhana
Tepat satu daripada empat siri menumpu. Klik siri itu.
A: Σ (3/5)ᵏB: Σ k!/3ᵏC: Σ 1/(4k + 5)D: Σ (5/3)ᵏ
1A: Σ (3/5)ᵏ
2B: Σ k!/3ᵏ
3C: Σ 1/(4k + 5)
4D: Σ (5/3)ᵏ
12.Jujukan & siriSukar
f(x) = sin x dianggarkan oleh polinomial Maclaurin berdarjah 3 pada x = −0.5. Gunakan had ralat Lagrange M·|x|ⁿ⁺¹/(n + 1)! dengan M = 1 untuk mencari ralat terbesar yang mungkin |R₃|.
f(x) = sin xn = 3x = −0.5M = 1
|R₃| =
13.Transformasi LaplaceSederhana
F(s) = (2s + 22)/(s² + 13s + 42). Transformasi songsangnya berbentuk f(t) = A·e−6t + B·e−7t. Cari pekali A dengan pecahan separa.
F(s) = (2s + 22)/(s² + 13s + 42)
A =
14.Transformasi LaplaceSukar
Satu sistem diterangkan oleh persamaan pembezaan y″ + 5y′ + 4y = u′ + 11u, dengan masukan u(t) dan keluaran y(t). Cari fungsi pindahnya G(s) = Y(s)/U(s) (syarat awal sifar) dan nilaikan sambutan dedenyut g(t) pada t = 1.5 s. Cari g(1.5).
y″ + 5y′ + 4y = u′ + 11ut = 1.5 s
g(1.5) =
15.Konvolusi & sistem LTISederhana
Sistem mempunyai sambutan impuls h(t) = e−2tu(t). Inputnya ialah langkah x(t) = 5·u(t). Cari output y(0.1) pada t = 0.1 s.
h(t) = e−2tu(t)x(t) = 5·u(t)t = 0.1 s
y(0.1) =
16.Konvolusi & sistem LTISukar
Rentetan denyut mempunyai ketinggian 5, lebar denyut 2.5 ms dan tempoh 10 ms. Cari komponen DC (nilai min) c0 bagi rentetan itu.
A = 5τ = 2.5 msT = 10 ms
c0 =
3Larutan
1.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(1.5) = 0.01639
Persamaan linear tertib kedua: bagi y″ + b·y′ + c·y = 0 cuba y = ert: ini memberikan persamaan ciri r² + b·r + c = 0. Dua punca nyata r₁ ≠ r₂ memberikan y = A·er₁t + B·er₂t (redaman lampau); punca berganda r memberikan y = (A + Bt)·ert (redaman genting); punca kompleks −α ± jω memberikan y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (redaman kurang, berayun). Nilai awal y(0) dan y′(0) menetapkan A dan B. Ditulis sebagai y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn ialah frekuensi tabii dan ζ nisbah redaman: ζ < 1 berayun. Dengan input malar, y″ + by′ + cy = c·K, penyelesaiannya ialah nilai mantap K tambah sambutan bebas.
Punca ciri
(r + 3)(r + 5) = 0 → r = −3, −5
Pemalar daripada nilai awal
A + B = 1, −3A − 5B = -2
A = 1.5, B = −0.5
Nilaikan
y(1.5) = 1.5·e−4.5 + (−0.5)·e−7.5 = 0.01639
Jawapan
y(1.5) = 0.01639
2.Persamaan pembezaan
Jawapan: ymax = 16.75
Persamaan linear tertib kedua: bagi y″ + b·y′ + c·y = 0 cuba y = ert: ini memberikan persamaan ciri r² + b·r + c = 0. Dua punca nyata r₁ ≠ r₂ memberikan y = A·er₁t + B·er₂t (redaman lampau); punca berganda r memberikan y = (A + Bt)·ert (redaman genting); punca kompleks −α ± jω memberikan y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (redaman kurang, berayun). Nilai awal y(0) dan y′(0) menetapkan A dan B. Ditulis sebagai y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn ialah frekuensi tabii dan ζ nisbah redaman: ζ < 1 berayun. Dengan input malar, y″ + by′ + cy = c·K, penyelesaiannya ialah nilai mantap K tambah sambutan bebas.
Nilai mantap dan punca
yss = 10, r = −0.5 ± 4j
Pemalar daripada nilai awal
y(0) = 10 + A = 0 → A = −10
y′(0) = −0.5A + 4B = 0 → B = −1.25
Puncak
t = π/4 = 0.7854
ymax = 10·(1 + e−0.5·π/4) = 16.75
Jawapan
ymax = 16.75
3.Matriks & penentu
Jawapan: c11 = −9
Matriks: penentu matriks 2×2 ialah ad − bc. Bagi 3×3, kembangkan sepanjang satu baris: setiap unsur didarab penentu matriks 2×2 yang tinggal selepas membuang baris dan lajurnya, dengan tanda berselang-seli + − +. Nilai eigen λ menyelesaikan det(A − λI) = 0; bagi 2×2 itu ialah λ² − (surih)·λ + det = 0.
Baris darab lajur
c11 = 6·(−2) + 3·1 = −9
Jawapan
c11 = −9
4.Matriks & penentu
Jawapan: λ = 4
Matriks: penentu matriks 2×2 ialah ad − bc. Bagi 3×3, kembangkan sepanjang satu baris: setiap unsur didarab penentu matriks 2×2 yang tinggal selepas membuang baris dan lajurnya, dengan tanda berselang-seli + − +. Nilai eigen λ menyelesaikan det(A − λI) = 0; bagi 2×2 itu ialah λ² − (surih)·λ + det = 0.
Persamaan cirian
λ² − (4)λ + (0) = 0
Selesaikan
λ = (4 ± √(16))/2 → λ = 0, 4
λ = 4
Jawapan
λ = 4
5.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: θ = 88.28 °
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.
Hasil darab titik
a·b = 2·2 + 2·6 + (−3)·5 = 1
Magnitud
|a| = √(2² + 2² + (−3)²) = 4.123
|b| = √(2² + 6² + 5²) = 8.062
Sudut
cos θ = 1/(4.123·8.062) = 0.03008
θ = arccos(0.03008) = 88.28°
Jawapan
θ = 88.28°
6.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: A = 2.291 m²
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.
Vektor sisi
AB = B − A = (2, 2, 5)
AC = C − A = (1, 0, 2)
Hasil darab silang
(AB × AC)x = AByACz − ABzACy = 2·2 − 5·0 = 4
(AB × AC)y = ABzACx − ABxACz = 5·1 − 2·2 = 1
(AB × AC)z = ABxACy − AByACx = 2·0 − 2·1 = −2
|AB × AC| = √(4² + 1² + (−2)²) = 4.583
Luas segi tiga
A = ½·4.583 = 2.291 m²
Jawapan
A = 2.291 m²
7.Kamiran
Jawapan: I = 2.333
Kamiran tentu: ∫ₐᵇ f(x) dx ialah luas bertanda antara graf dan paksi-x dari a hingga b. Cari antiterbitan F (dengan F′ = f) dan nilaikan F(b) − F(a). Petua kuasa: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). Luas antara dua lengkung ialah ∫(atas − bawah) dx.
Penggantian
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫12 u2 du
Kamirkan dan nilaikan
I = [u3/3]12 = (8 − 1)/3 = 2.333
Jawapan
I = 2.333
8.Kamiran
Jawapan: I = 0.7183
Pengamiran bahagian demi bahagian: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, daripada petua hasil darab. Pilih u sebagai faktor yang menjadi lebih mudah apabila dibezakan (kuasa x, atau ln x), dan dv sebagai faktor yang boleh anda kamirkan (eˣ, sin x, cos x, atau x apabila u = ln x). Bagi kamiran tentu, nilaikan u·v pada kedua-dua had: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Faktor x² memerlukan dua pusingan.
Pusingan pertama
∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx
Pusingan kedua
∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)
Had
2.718·(1) − 1·2 = 0.7183
Jawapan
I = 0.7183
9.Kalkulus multipemboleh ubah
Jawapan: Duf = 20.51
Kecerunan: ∇f = (fx, fy) menunjuk ke arah menaik paling curam, dan |∇f| ialah kadar perubahan terbesar. Terbitan arah sepanjang arah v ialah Duf = ∇f·u dengan vektor unit u = v/|v|. Satah tangen pada (a, b) ialah z = f(a, b) + fx(a, b)(x − a) + fy(a, b)(y − b); ia memberi hampiran linear bagi f berhampiran titik itu. Petua rantai: dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt.
Kecerunan pada titik itu
fx = −2y³ − 9x² → fx(−1, 2) = −25
fy = −6xy² − 10y → fy(−1, 2) = 4
Vektor unit
|v| = √((−1)² + 1²) = 1.414
u = (−0.7071, 0.7071)
Hasil darab titik
Duf = (−25)·(−0.7071) + 4·0.7071 = 20.51
Jawapan
Duf = 20.51
10.Kalkulus multipemboleh ubah
Jawapan: I = 56.29
Titik genting dan kamiran berganda: titik genting mempunyai fx = fy = 0. Ujian terbitan kedua dengan D = fxxfyy − fxy²: D > 0 dan fxx > 0 ialah minimum tempatan, D > 0 dan fxx < 0 maksimum tempatan, D < 0 titik pelana, dan D = 0 tidak menentukan apa-apa. Untuk kamiran berganda ke atas rantau am, jadikan had dalam sebagai lengkung yang mengelilingi rantau itu; untuk cakera dan sektor gunakan koordinat kutub, x = r cos θ, y = r sin θ dan dA = r dr dθ (jangan lupa faktor r).
Bentuk kutub
I = ∫02π ∫0.53 r·r dr dθ
Kamirkan
∫ r·r dr = [r³/3]
I = 56.29
Jawapan
I = 56.29
11.Jujukan & siri
Jawapan: A: Σ (3/5)ᵏ
Penumpuan: jika sebutan tidak menuju 0, siri itu mencapah (ujian sebutan ke-n). Σ1/kᵖ menumpu hanya untuk p > 1, dan Σrᵏ hanya untuk |r| < 1. Bandingkan siri dengan salah satu daripadanya apabila sebutannya berkelakuan seperti itu bagi k yang besar. Ujian nisbah: L = lim |ak+1/ak|; ujian punca: L = lim |ak|1/k. L < 1 menumpu, L > 1 mencapah, L = 1 tidak menentukan apa-apa. Siri kuasa Σck(x − x₀)ᵏ menumpu untuk |x − x₀| < R dengan R = lim |ck/ck+1|; siri berselang-seli dengan sebutan menurun kepada 0 menumpu.
Uji setiap siri
A: Σ (3/5)ᵏ → Geometri dengan r = 3/5, |r| < 1: menumpu.
C: Σ 1/(4k + 5) → Berkelakuan seperti 1/(4k) untuk k yang besar; berbanding siri harmonik, ia mencapah.
D: Σ (5/3)ᵏ → Geometri dengan r = 5/3 > 1: sebutan membesar, maka ia mencapah.
Jawapannya
A: Σ (3/5)ᵏ
Jawapan
A: Σ (3/5)ᵏ
12.Jujukan & siri
Jawapan: |R₃| = 0.002604
Polinomial Taylor: berhampiran x = a, fungsi licin dianggarkan oleh Pₙ(x) = f(a) + f′(a)(x − a) + f″(a)(x − a)²/2! + … + f⁽ⁿ⁾(a)(x − a)ⁿ/n!; untuk a = 0 ini ialah polinomial Maclaurin. Siri piawai: 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. Had ralat Lagrange: |f(x) − Pₙ(x)| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!, dengan M ialah nilai terbesar |f⁽ⁿ⁺¹⁾| antara a dengan x.
Had pada terbitan
M = 1
Had Lagrange
|R₃| ≤ 1·0.5⁴/4! = 0.002604
Jawapan
|R₃| = 0.002604
Ralat sebenar lebih kecil: |f(−0.5) − P₃(−0.5)| = 0.0002589.
13.Transformasi Laplace
Jawapan: A = 10
Transformasi Laplace: F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt menukarkan terbitan kepada pendaraban dengan s: ℒ{f′} = sF(s) − f(0), ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0). Pasangan piawai: 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), dan anjakan s → s + σ mendarabkan fungsi masa dengan e−σt. Untuk menyongsangkan F(s) nisbah, pecahkan kepada pecahan separa: reja bagi kutub ringkas p ialah A = [(s − p)·F(s)] pada s = p. Teorem nilai akhir: f(∞) = lims→0 s·F(s), sah hanya apabila semua kutub s·F(s) terletak dalam separuh satah kiri. Teorem nilai awal: f(0⁺) = lims→∞ s·F(s).
Faktorkan penyebut
s² + 13s + 42 = (s + 6)(s + 7)
F(s) = A/(s + 6) + B/(s + 7)
Petua tutup
Darabkan dengan (s + 6) dan tetapkan s = −6: sebutan B lenyap.
A = (2s + 22)/(s + 7) |s = −6 = 10/1 = 10
Jawapan
A = 10
(B = −8, maka f(t) = 10·e−6t − 8·e−7t)
14.Transformasi Laplace
Jawapan: g(1.5) = 0.738
Transformasi Laplace: F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt menukarkan terbitan kepada pendaraban dengan s: ℒ{f′} = sF(s) − f(0), ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0). Pasangan piawai: 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), dan anjakan s → s + σ mendarabkan fungsi masa dengan e−σt. Untuk menyongsangkan F(s) nisbah, pecahkan kepada pecahan separa: reja bagi kutub ringkas p ialah A = [(s − p)·F(s)] pada s = p. Teorem nilai akhir: f(∞) = lims→0 s·F(s), sah hanya apabila semua kutub s·F(s) terletak dalam separuh satah kiri. Teorem nilai awal: f(0⁺) = lims→∞ s·F(s).
Fungsi pindah
G(s) = Y(s)/U(s) = (s + 11)/(s² + 5s + 4)
Pecahan separa
s² + 5s + 4 = (s + 1)(s + 4)
A = 3.333, B = −2.333
Sambutan dedenyut
g(t) = 3.333·e−t − 2.333·e−4t
g(1.5) = 0.738
Jawapan
g(1.5) = 0.738
15.Konvolusi & sistem LTI
Jawapan: y(0.1) = 0.4532
Konvolusi selanjar: y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ. Balikkan h, gelongsorkan ke kedudukan t dan kamirkan hasil darab bahagian yang bertindih. Untuk isyarat kausal kamiran berjalan dari 0 hingga t. Keputusan berguna: luas y ialah luas x darab luas h; jika x berlangsung dari t₁ hingga t₂ dan h dari t₃ hingga t₄, y berlangsung dari t₁ + t₃ hingga t₂ + t₄. Untuk h(t) = e−atu(t) dan langkah setinggi A, y(t) = (A/a)(1 − e−at).
Konvolusi dengan langkah
y(t) = 5·∫₀ᵗ e−2τ dτ = (5/2)·(1 − e−2t)
Nilaikan
y(0.1) = 2.5·(1 − e−0.2) = 0.4532
Jawapan
y(0.1) = 0.4532
16.Konvolusi & sistem LTI
Jawapan: c0 = 1.25
Sambutan impuls dan siri Fourier: sambutan impuls h(t) menerangkan sistem LTI dengan lengkap: bagi y′ + a·y = b·x ia ialah h(t) = b·e−atu(t), dan bagi y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] ia ialah h[n] = b·aⁿu[n]. Sinusoid cos ωt melaluinya dengan gandaan |H(jω)| dan fasa ∠H(jω), dengan H ialah transformasi Fourier bagi h. Isyarat berkala ialah hasil tambah harmonik pada k/T: gelombang segi empat ±A hanya mempunyai harmonik ganjil dengan amplitud 4A/(kπ), gelombang segi tiga berpuncak A mempunyai 8A/(π²k²), dan rentetan denyut setinggi A dengan kitar tugas D mempunyai min A·D dan harmonik (2A/(kπ))·|sin(kπD)|.