TU Wien:Analysis 2 UE (diverse)/Übungen SS23/Beispiel 214

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Man bestimme die Laplace-Transformierten der folgenden Funktionen:

(a) f(t)=1+2t+3t2

(b) g(t)=e4+5t

(c) h(t)=eiωt, h1(t)=cos⁡ωt, h2(t)=sin⁡ωt

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{{Beispiel|1=
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oder

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Angabetext
}}

zu (im Falle einer korrekten, unverifizierten Lösung "solved". Auch möglich "unsolved", "wrong", "verified_by_tutor". Alle möglichen Werte sind hier: Vorlage:Beispiel dokumentiert.)

{{Beispiel|status=solved|1=
Angabetext
}}


Lösungsvorschlag

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F(s)=∫0∞f(t)e−stdt=∫0∞1e−stdt+∫0∞2te−stdt+∫0∞3t2e−stdt=−1se−st|0∞+2(−1s2−ts)e−st|0∞+3(−2s3−2ts2−t2s)e−st|0∞=(−1s−2s2−∞s−6s3−6∞s2−∞2s)e−s∞⏟=0−(−1s−2s2−0s−6s3−6⋅0s2)e−s0⏟=1=1s+2s2+6s3

G(s)=∫0∞g(t)e−stdt=∫0∞e4+5te−stdt=e4∫0∞e(5−s)tdt=e415−se(5−s)t|0∞=e4(15−se(5−s)∞⏟=0−15−se(5−s)0⏟=1)={e4s−5s>5∞s<5

H(s)=∫0∞h(t)e−stdt=∫0∞eiωte−stdt=∫0∞e(iω−s)tdt=1iω−se(iω−s)t|0∞=1iω−se(iω−s)∞⏟=0−1iω−se(iω−s)0⏟=1={1s−iωs>iω∞s<iω

H1(s)=∫0∞h1(t)e−stdt=∫0∞cos⁡(ωt)e−stdt=∫0∞eiωt+e−iωt2e−stdt=12∫0∞eiωte−st+e−iωte−stdt=12∫0∞e(iω−s)t+e(−iω−s)tdt=12(1iω−se(iω−s)t+1−iω−se(−iω−s)t)|0∞=12(−1iω−s−1−iω−s)=12(1iω+s−1iω−s)=iω−s−iω−s2(iω+s)(iω−s)=−2s2(−ω2−s2)=sω2+s2

H2(s)=∫0∞h2(t)e−stdt=∫0∞sin⁡(ωt)e−stdt=∫0∞eiωt−e−iωt2ie−stdt=12i∫0∞eiωte−st−e−iωte−stdt=12i∫0∞e(iω−s)t−e(−iω−s)tdt=12i(1iω−se(iω−s)t−1−iω−se(−iω−s)t)|0∞=12i(1iω−se(iω−s)t+1iω+se(−iω−s)t)|0∞=12i(−1iω−s−1iω+s)=12i(1s−iω−1s+iω)=s+iω−s+iω2i(s−iω)(s+iω)=2iω2(s2+ω2)=ωs2+ω2

Zu h1(t) und h2(t): h(t) = h1(t)+i*(h2(t)) demnach:

H1(s)=Realteil(1s−iω)=ss2+w2