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线性定常微分方程的求解

   预备知识:拉氏变换及其有关定理

    1.拉氏变换(Laplace变换)定义

    

    其中,为复变量,为实变量,为虚变量

    2.常用函数(常见信号)的拉氏变换

    (1)单位脉冲函数

    (2)单位阶跃函数1(t)

    (3)单位斜坡函数t

    (4)指数函数

    (5)正弦函数/余弦函数

    3.拉氏变换的性质:

    (1)线性定理:

    (2)衰减定理

    (3)延迟定理

    (4)时间尺度定理

    (5)积分定理

    (6)微分定理

    又:

    

    特别地:

    

    (7)初值定理

    

    (8)终值定理

    

    下面,介绍用拉氏变换法求解微分方程的方法。

    [例1]已知:微分方程如下,求:y(t)

    

    解:记

    对微分方程两边同时作拉氏变换,利用微分定理,并注意到初始条件,有:

    

    

    [例2]已知:微分方程为:

    

    求: y(t)

    解:记

    对微分方程两边同时作拉氏变换,利用微分定理,并注意到初始条件,有:

    

    

    总结:

    用拉氏变换法求解线性定常微分方程的步骤:

    (1)微分方程两边同时作拉氏变换;

    (2)根据已知初始条件,求出Y(s)表达式;

    (3)将Y(s)化为部分分式和的形式;

    (4)进行拉氏反变换,求出y(t)的时域表达式。

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