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) = 5 dan y′(0) = 0. Cari y(0.5).
y″ + 8y′ + 15y = 0y(0) = 5y′(0) = 0
y(0.5) =
2.Persamaan pembezaanSukar
Selesaikan y′ + y = 10e−0.5t dengan y(0) = 2. Cari y(1).
y′ + y = 10e−0.5ty(0) = 2
y(1) =
3.Matriks & penentuSederhana
Biar C = AB bagi matriks yang ditunjukkan. Cari unsur c22 (baris 2, lajur 2).
A = [6 −3; 0 −6]B = [−1 −5; 0 6]
c22 =
4.Matriks & penentuSukar
Cari nilai eigen yang lebih besar λ bagi matriks A yang ditunjukkan.
A = [3 −4; −3 2]
λ =
5.Vektor: hasil darab titik & silangSederhana
Cari unjuran skalar compb a bagi a = (−6, 7, −5) pada b = (−4, −5, −1), iaitu komponen a dalam arah b.
a = (−6, 7, −5)b = (−4, −5, −1)
compb a =
6.Vektor: hasil darab titik & silangSukar
Daya F = (−40, 40, 0) N bertindak pada titik A(−4, −4, 1). Koordinat dalam meter. Cari komponen-z Mz momen daya terhadap asalan O(0, 0, 0).
F = (−40, 40, 0) NA(−4, −4, 1) mO(0, 0, 0) m
Mz = N·m
7.KamiranSederhana
Nilaikan I = ∫₀π/2 x·cos x dx (x dalam radian).
∫₀π/2 x·cos x dx
I =
8.KamiranSukar
Rantau antara garis y = 2x dan parabola y = x² diputarkan pada paksi-x. Cari isi padu V pepejal itu.
y = 2xy = x²
V =
9.Kalkulus multipemboleh ubahSederhana
Bagi f(x, y) = 3 ln(x² + 4y²), cari terbitan arah Duf pada P(1, 0.5) dalam arah menuju Q(1, 4.5).
f(x, y) = 3 ln(x² + 4y²)P = (1, 0.5)Q = (1, 4.5)
Duf =
10.Kalkulus multipemboleh ubahSukar
Titik bertanda ialah titik genting bagi f(x, y) = −x³ + 12x − y² + 6y. Klik maksimum tempatan.
f(x, y) = −x³ + 12x − y² + 6y
1A (−2, 3)
2B (2, 3)
11.Jujukan & siriSederhana
Tepat satu daripada empat siri menumpu. Klik siri itu.
A: Σ (−1)ᵏ/√kB: Σ 1/√kC: Σ ln k / kD: Σ k/(k + 4)
1A: Σ (−1)ᵏ/√k
2B: Σ 1/√k
3C: Σ ln k / k
4D: Σ k/(k + 4)
12.Jujukan & siriSukar
Cari pekali c₂ bagi (x − 1)² dalam siri Taylor bagi f(x) = e2x di sekitar a = 1.
f(x) = e2xa = 1k = 2
c₂ =
13.Transformasi LaplaceSederhana
F(s) = (s + 27)/(s² + 11s + 24). Transformasi songsangnya berbentuk f(t) = A·e−3t + B·e−8t. Cari pekali A dengan pecahan separa.
F(s) = (s + 27)/(s² + 11s + 24)
A =
14.Transformasi LaplaceSukar
Satu sistem mematuhi y″ + 5y′ + 6y = 3·u(t). Ia bermula dari keadaan rehat (y(0) = 0, y′(0) = 0) dan masukannya ialah langkah u(t) = 5 untuk t ≥ 0. Gunakan transformasi Laplace untuk mencari keluaran y(0.6).
Input x(t) = 2·e−4tu(t) dikenakan pada sistem dengan h(t) = e−2tu(t). Cari output y(1.5) pada t = 1.5 s.
x(t) = 2·e−4tu(t)h(t) = e−2tu(t)t = 1.5 s
y(1.5) =
16.Konvolusi & sistem LTISukar
Rentetan denyut mempunyai ketinggian 3, lebar denyut 1.6 ms dan tempoh 4 ms. Cari amplitud c1 harmonik nombor 1, pada 250 Hz.
A = 3τ = 1.6 msT = 4 ms
c1 =
3Larutan
1.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(0.5) = 2.173
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 = 5, −3A − 5B = 0
A = 12.5, B = −7.5
Nilaikan
y(0.5) = 12.5·e−1.5 + (−7.5)·e−2.5 = 2.173
Jawapan
y(0.5) = 2.173
2.Persamaan pembezaan
Jawapan: y(1) = 5.509
Persamaan pembezaan peringkat pertama: dy/dt = k·y mempunyai penyelesaian y = y₀·ekt (pertumbuhan bagi k > 0, pereputan bagi k < 0); separuh hayat T memberikan k = ln 2/T. Hukum penyejukan Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), memberikan T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Persamaan linear y′ + p(x)·y = q(x) diselesaikan dengan faktor pengamiran μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, maka μy = ∫μq dx + C.
Faktor pengamiran
μ = et
(ety)′ = 10e0.5t
Penyelesaian am
y = 10/0.5·e−0.5t + C·e−t = 20·e−0.5t + C·e−t
Syarat awal
2 = 20 + C → C = −18
Nilaikan
y(1) = 20·0.6065 + (−18)·0.3679 = 5.509
Jawapan
y(1) = 5.509
3.Matriks & penentu
Jawapan: c22 = −36
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
c22 = 0·(−5) + (−6)·6 = −36
Jawapan
c22 = −36
4.Matriks & penentu
Jawapan: λ = 6
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 − (5)λ + (−6) = 0
Selesaikan
λ = (5 ± √(49))/2 → λ = −1, 6
λ = 6
Jawapan
λ = 6
5.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: compb a = −0.9258
Hasil darab titik:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, satu skalar. Ia memberikan sudut antara dua vektor, cos θ = a·b/(|a|·|b|), dan ia sifar apabila kedua-duanya berserenjang. Unjuran skalar a pada b ialah a·b/|b|, dan daya malar F yang bergerak melalui sesaran d melakukan kerja W = F·d.
Hasil darab titik
a·b = (−6)·(−4) + 7·(−5) + (−5)·(−1) = −6
Panjang b
|b| = √((−4)² + (−5)² + (−1)²) = 6.481
Unjuran skalar
compb a = a·b/|b| = −6/6.481 = −0.9258
Jawapan
compb a = −0.9258
Negatif: a mempunyai komponen yang menghala melawan b.
6.Vektor: hasil darab titik & silang
Jawapan: Mz = −320 N·m
Hasil darab silang:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) berserenjang dengan kedua-dua vektor, dan |a × b| = |a|·|b|·sin θ ialah luas segi empat selari yang direntanginya (segi tiga mempunyai separuhnya). Susunan penting: b × a = −(a × b). Momen daya F yang dikenakan pada titik A terhadap titik O ialah MO = r × F, dengan r = A − O.
Vektor kedudukan dari O ke A
r = A − O = (−4, −4, 1) − (0, 0, 0) = (−4, −4, 1) m
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.
Pilih u dan dv
u = x, du = dx; dv = cos x dx, v = sin x
Antiterbitan
∫x cos x dx = x sin x − ∫sin x dx = x sin x + cos x
Had
(π/2·sin π/2 + cos π/2) − (0 + 1) = 0.5708
Jawapan
I = 0.5708
8.Kamiran
Jawapan: V = 13.4
Isi padu kisaran: memutarkan rantau di bawah y = f(x) dari x = a ke x = b pada paksi-x menghasilkan pepejal yang keratan rentasnya pada x ialah cakera berjejari f(x). Menjumlahkan cakera itu memberikan V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Apabila rantau terletak antara lengkung luar R(x) dan lengkung dalam r(x), setiap hirisan ialah sesendal: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Kuasa duakan jejari sebelum anda menolaknya.
Titik persilangan
2x = 1x² → x = 0, x = 2
Kaedah sesendal
V = π∫₀2 ((2x)² − (1x²)²) dx
Kamirkan
V = π(4·2³/3 − 1·2⁵/5) = π·4.267 = 13.4
Jawapan
V = 13.4
9.Kalkulus multipemboleh ubah
Jawapan: Duf = 6
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 = 6x/(x² + 4y²) → fx(1, 0.5) = 3
fy = 24y/(x² + 4y²) → fy(1, 0.5) = 6
Vektor unit
|v| = √(0² + 4²) = 4
u = (0, 1)
Hasil darab titik
Duf = 3·0 + 6·1 = 6
Jawapan
Duf = 6
10.Kalkulus multipemboleh ubah
Jawapan: B (2, 3)
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).
Titik genting
Selesaikan fx = 0 dan fy = 0 bersama-sama.
fx = −(3x² − 12) = 0
fy = −(2y − 6) = 0
(2, 3), (−2, 3)
Ujian terbitan kedua
(2, 3): fxx = −12, fyy = −2, fxy = 0, D = 24 → maksimum tempatan
(−2, 3): fxx = 12, fyy = −2, fxy = 0, D = −24 → titik pelana
Titik itu
B (2, 3): maksimum tempatan
Jawapan
B (2, 3)
11.Jujukan & siri
Jawapan: A: Σ (−1)ᵏ/√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 (−1)ᵏ/√k → Berselang-seli, dengan 1/√k menurun kepada 0: menumpu (secara bersyarat).
B: Σ 1/√k → Siri-p dengan p = 1/2 ≤ 1: mencapah.
C: Σ ln k / k → Lebih besar daripada 1/k untuk k ≥ 3: mencapah melalui perbandingan dengan siri harmonik.
D: Σ k/(k + 4) → Sebutan menuju 1, bukan 0: mencapah melalui ujian sebutan ke-n.
Jawapannya
A: Σ (−1)ᵏ/√k
Jawapan
A: Σ (−1)ᵏ/√k
12.Jujukan & siri
Jawapan: c₂ = 14.78
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.
Terbitan f⁽²⁾
f⁽²⁾(x) = 2²·e2x
Pekali
c₂ = 2²·e2/2! = 14.78
c₂ = 14.78
Jawapan
c₂ = 14.78
13.Transformasi Laplace
Jawapan: A = 4.8
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 + 11s + 24 = (s + 3)(s + 8)
F(s) = A/(s + 3) + B/(s + 8)
Petua tutup
Darabkan dengan (s + 3) dan tetapkan s = −3: sebutan B lenyap.
A = (s + 27)/(s + 8) |s = −3 = 24/5 = 4.8
Jawapan
A = 4.8
(B = −3.8, maka f(t) = 4.8·e−3t − 3.8·e−8t)
14.Transformasi Laplace
Jawapan: y(0.6) = 1.068
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).
Transformasikan persamaan
Y(s) = 15/(s(s + 2)(s + 3))
Pecahan separa
A = 15/(2·3) = 2.5
B = 15/((−2)·1) = −7.5
C = 15/((−3)·(−1)) = 5
Pengeluaran
y(t) = 2.5 − 7.5·e−2t + 5·e−3t
y(0.6) = 1.068
Jawapan
y(0.6) = 1.068
15.Konvolusi & sistem LTI
Jawapan: y(1.5) = 0.04731
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).
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)|.