第七章 / 7.2
线性相似位移与像函数微分
教材172—176页
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06 线性关系与四个三角双曲函数
由积分的线性,
逆变换也线性。利用欧拉公式把拆为指数,马上得到
取实数时,两式的收敛域为。双曲函数由实指数的和差得到
原书用表示。分母对应正弦余弦,对应双曲函数;分子也要配对,不能少掉。
例如的逆变换是,不是。这是最常见的查表丢系数。
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07 相似定理:压缩时间要付出一个比例
若,令,则
对应的另一种写法是
两个式子是同一换元,别把其中的挪错。限制是因为单边积分和因果方向不允许随便反转时间。
例如、:。把一个熟悉指数代进去,是检验缩放方向的最快办法。
若原收敛域是,新函数的收敛域变为。像平面缩放和时间缩放是反向关系。
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08 位移定理:时间上乘指数,像平面移动自变量
直接合并指数:
所以
若原收敛域是,新域为。极点也沿的方向移动。不要把误写成;取检查就能纠错。
这与后面的“延迟定理”不同:此处时间函数没有向右推迟启动,而是每个时刻乘一个指数。二者都会被有些教材称为第一、第二位移定理,做题时直接辨认动作最稳妥。
图 7-3 乘 eᵃᵗ 使像函数的极点与收敛域一起平移乘e^(-2t)后极点在-2,收敛要求Re p>-2。
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09 像函数微分:对$p$求导,对应时间上乘$t$
在收敛右半平面内部,可以对求导:
因此
负号来自。这一步的导数变量是,不是。
教材中的两个直接应用为
如果出现,可以先把基本变换位移,再对求两次导;或者先求两次导,再把换为。这两种次序在这里相容。
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10 原书例1:$t^2\cos^2t$为什么先降幂
先用,把乘积变成线性和,再利用上一条:
算两次导数并合并,得到
方法比最后的长分式重要: 看到三角函数平方,先降幂;看到外面的,再对像函数求导。不要求背这个结果,应该能按路线重新算出。
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11 两种微分放在一起记,避免串公式
| 时间端做什么 |
像端做什么 |
初值是否出现 |
| 乘: |
|
不出现 |
| 对求导: |
|
出现 |
一个是把带进积分,另一个是分部积分。记忆时说出操作及变量,别只背“微分变乘法”这句话。
图 7-4 两种微分:乘时间与对时间求导左边的导数在像平面,对p求;右边的原函数导数对时间t求,两条公式不能互换。