Материал: M-051

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

б). Застосувавши теорему інтегрування зображення, знайти зображення F(p) заданих функцій f(t) :

1. f (t) =

e2t

sint

;

 

6. f (t) =

sh2t

;

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

2. f (t) =

sin3t sint

;

7. f (t) =

sht

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

ch2t cht

 

 

 

 

 

sin

2

 

 

 

3. f (t) =

 

;

 

8. f (t) =

 

 

2

;

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

f (t) =

 

 

cos2t cost

; 9.

f (t) =

sin2 t

 

;

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

f (t) =

1e2t

 

;

 

 

 

10.

f (t) =

1cost

;

 

 

tet

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.

f (t) =

e2t sin2 t

;

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

f (t) =

e2t

e3t

;

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

13.f (t) = e2tt1 ;

14.f (t) =1tet ;

15.f (t) =1cost t et .

Завдання 5. Згідно оберненого перетворення Лапласа, знайти оригінали функції f(t) за заданими зображеннями F(p):

1. F( p) =

 

 

1

 

;

 

 

 

 

 

11. F( p) =

 

 

 

 

1

 

 

 

 

;

 

 

 

21. F( p) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

;

 

 

 

 

 

 

( p 2)( p

1)

 

 

 

 

 

p3

+

27

 

 

 

 

 

p2

 

 

4 p +

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. F( p) =

 

 

1

 

 

 

;

 

 

 

12. F( p) =

 

 

1

 

;

 

 

 

 

 

22. F( p) =

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

;

 

 

 

 

( p 2)( p 1)2

 

 

 

p3 +

1

 

 

 

 

 

 

p2

+10 p + 41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. F( p) =

 

 

1

 

 

 

 

 

;

13. F( p) =

 

 

 

 

1

 

 

 

;

 

 

 

23. F( p) =

 

 

 

 

 

 

 

 

p +3

 

 

 

 

;

 

 

 

 

( p + 2)2 ( p +1)

 

 

 

 

p3 +8

 

 

 

 

 

p

2

 

+ 2 p +10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. F( p) =

 

 

1

 

 

 

;

 

 

14. F( p) =

 

 

 

 

1

 

 

 

;

 

 

 

 

24. F( p) =

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

( p 2)2 ( p +3)

 

 

 

 

p3 1

 

 

 

 

 

p

2 4 p + 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. F( p) =

 

 

p

 

 

 

 

 

;

15. F( p) =

 

 

 

1

 

 

 

 

;

 

 

 

25. F( p) =

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

;

 

 

( p2

+ 4)( p2 +1)

 

 

p

3 8

 

 

 

 

 

p2 4 p +13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. F( p) =

 

 

p

 

 

 

 

;

16. F( p) =

 

 

 

1

 

 

;

 

26. F( p) =

 

 

 

p

 

 

 

;

 

( p2 +1)( p2 +9)

p2 4 p +8

 

 

 

p2 + 2 p +17

 

7. F( p) =

 

 

1

 

 

 

 

;

17. F( p) =

 

 

p 2

 

 

;

27. F( p) =

 

 

p

 

 

 

 

 

;

 

 

 

( p2 + 4)( p2 +1)

p2 4 p +13

p2 2 p +3

 

 

 

8. F( p) =

 

 

1

 

 

 

 

 

;

18. F( p) =

 

 

 

3p +19

 

 

; 28. F( p) =

 

 

p

 

 

 

 

 

;

( p2

+ 2)( p2 +3)

 

2 p2 +8 p +19

 

p2 6 p +

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. F( p) =

 

 

p2

 

 

 

 

 

;

19. F( p) =

 

5 p

1

;

 

 

 

29. F( p) =

1

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( p2

+ 4)( p2 +1)

 

 

p3

1

 

 

 

 

p2 3p +3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. F( p) =

 

p2

 

 

 

 

 

 

 

; 20. F( p)

=

 

p +1

;

 

 

30. F( p) =

 

 

p

 

 

 

 

 

;

( p2 +5)( p2 +3)

p2

+

2 p

 

 

 

p2 2 p

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

Завдання 6. Розв’язати, застосувавши перетворення Лапласа, наступні диференціальні рівняння при заданих початкових умовах :

1.

x′′+4x′+4x = e2t (cost +2sint);

16.

 

x′′−4x′+3x =t 2 +t;

 

 

=1;

 

 

 

 

x(0) = −1, x (0)

 

 

x(0) = 0, x (0) =1;

2.

x′′+ x′ = 2t +1;

 

 

17.

 

x′′+2x′+ x =3 t;

 

= 0;

 

 

 

 

x(0) =1, x (0)

 

 

x(0) =1, x (0) = 0;

3.

x′′−4x′ =3t;

 

 

18.

x′′−5x′+6x =t +1;

 

= 0;

 

 

 

 

x(0) =1, x (0)

 

 

x(0) = 0, x (0) =1;

4.

x′′+ x′ =t 2 +2t;

 

19.

x′′− x′−6x = 2t;

 

= 0;

 

 

 

 

x(0) = 2, x (0)

 

 

 

x(0) =1, x (0) = 0;

5.

x′′+2x′+ x = 2sint;

20.

 

x′′+3x′−4x = 2cost;

 

 

 

 

 

 

 

x(0) = 0, x (0) = 2;

 

 

 

x(0) = 2, x (0) = 0;

6.

x′′+4x = e2t cost;

21.

 

x′′−4x′+3x = 2t 2 +t;

 

 

=1;

 

 

 

 

x(0) = −1, x (0)

 

 

 

x(0) = 0, x (0) =1;

7.

x′′+2x′ = 2t +1;

 

22.

 

x′′+2x′ =3 +t;

 

= −1;

 

 

 

 

x(0) =1, x (0)

 

 

 

x(0) = −1, x (0) =1;

8.

x′′− x′ =t +2;

 

 

23.

 

x′′−5x′ =3t +1;

 

 

= 0;

 

 

 

 

x(0) = −1, x (0)

 

 

 

x(0) = 0, x (0) =1;

9.

x′′+ x′ =t 2 +t;

 

 

24.

 

x′′−3x′+2x = 2 +t;

 

 

= 0;

 

 

 

 

x(0) = −1, x (0)

 

 

 

x(0) =1, x (0) = 0;

10.

x′′+2x′+ x = 2cost;

25.

 

x′′+2x′ = ch4t;

 

 

 

 

 

 

 

x(0) = 0, x (0) = 2;

 

 

 

x(0) = x (0) = 0;

11.

x′′− x′ = e2t sin 2t;

26.

 

x′′+ x = sht;

 

 

 

 

 

 

x(0) = x(0) = 0;

 

x(0) = −1, x (0) =1;

 

 

 

12.

x′′+2x′ = 2t 1;

27.

 

x′′+ x = cost;

 

 

 

 

 

 

 

x(0) = −1, x (0) =1;

 

 

 

x(0) = x (0) = 0;

13.

x′′−2x′ =3t +1;

28.

 

x′′−4x = 4e2t ;

 

 

= 0;

 

 

 

 

x(0) =1, x (0)

 

 

 

x(0) = x (0) = 0;

14.

x′′+3x′ =t 2 +2t;

29.

x′′+2x′+ x = e2t ;

 

 

= 0;

 

 

 

 

x(0) = 2, x (0)

 

 

 

x(0) = 0, x (0) = −2;

15.

x′′+2x′+ x = 2sin 2t;

30.

x′′−4x = 2cos2t;

 

 

= 2;

 

 

 

 

x(0) = 0, x (0)

 

 

 

x(0) = x (0) = 0;

32

Завдання 7. Знайти частковий розв’язок наступних систем диференціальних рівнянь за допомогою перетворення Лапласа:

1.

x

= y,

 

 

 

 

 

 

 

x(0)

= 0, y(0)

=1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

2x′+ y′ = 4t

 

 

 

 

 

2.

y

= x + y,

 

 

 

 

 

x(0)

=1, y(0) = 0.

 

x′ = tet ,

 

 

y

 

 

 

 

 

3.

x′+ y = 0,

 

 

 

 

 

 

x(0) = y(0) =1.

 

= 2x + 2 y,

 

 

y

 

 

 

 

 

4.

x

+ 2 y = 3t,

 

x(0)

= 2, y(0)

= 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y′−2x = 4,

 

 

 

 

 

 

5.

x

= x y,

 

 

x(0) =1, y(0) = 0.

 

 

 

= x + y,

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

 

+ y

= e

t

,

 

 

x(0) = y(0) =1.

x

 

 

 

 

 

 

 

y′ = 2x + y,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

7.

x

 

= 2 y +e

 

,

 

x(0) = y(0) =

1;

 

 

 

 

 

y′ = 2x + et ,

 

 

 

 

8.

x′−2 y = 0,

 

 

 

x(0)

= y(0) =

2.

 

 

 

 

 

 

2t,

 

 

x′+ 2 y′ =

 

 

 

 

 

9.

x 3y = 0,

 

 

 

 

 

x(0) = y(0) =1;.

 

 

y′ = sin t,

 

 

x

 

 

 

 

 

 

10.

x

= x + y,

 

 

 

x(0) = 0, y(0) =1.

 

 

 

= x y,

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.

x

+ 2 y = 3t,

 

x(0)

= 2, y(0)

= 3.

 

 

 

 

 

 

4,

 

 

 

y′−2x =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2t

 

 

12.

x + y +0.5x = e

, x(0) = 0, y(0) =1.

 

 

x′+ y′− 2x = sin t,

 

13.

x′− y′ = t,

 

 

x(0) = 0, y(0) = 0.5.

 

 

 

+ 2 y′ =

0,

 

x

 

 

 

 

 

14.

x′−3y =

0,

 

x(0) =1, y(0)

= 0;

 

 

y′ = sin t,

 

x

 

 

 

 

 

15.

 

x y′ = t,

 

 

 

 

x(0)

= 0, y(0)

= 0.5.

 

 

 

+ 2 y′ =

0,

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

x′ = −2x 2 y,

x(0) = y(0) =1.

16.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y′ = −2x + y,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

, x(0) = 0, y(0) =1.

17. x 2x y = e

 

 

y′ = x + y,

 

 

 

 

 

 

 

 

18.

x′+ 4x y =

0,

 

x(0) = 2, y(0) = 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,

 

 

 

y′+ 2x + y =

 

 

 

 

19.

x y′ = t,

 

 

x(0)

 

= 0, y(0) = 0.5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0,

 

 

 

x′+ 2 y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2t

 

20. x + y +

0.5y = e

, x(0) =1, y(0) = 0.

 

 

 

x′+ y′− 2 y = sin t,

 

21.

x′−3y = 0,

 

x(0)

 

=1, y(0) = 0.

 

y′ = sin t,

 

 

x

 

 

 

 

 

 

22.

x′−3y = 0,

 

x(0)

 

=1, y(0) = 0.

 

y′ = sin t,

 

 

x

 

 

 

 

 

 

23.

 

 

+ y

= e

t

,

x(0) = y(0) = 0.

x

 

 

 

 

 

x′− y′ = t,

 

 

 

 

 

 

 

 

24.

 

 

 

 

 

x′+ y = 0,

 

 

 

x(0) = y(0) =1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y′−2x 2 y = 0,

 

 

 

 

25.

 

x

+ y

 

 

t

,

 

x(0) = y(0) = 0;

 

 

 

= e

 

 

2x′+ y′ = cost,

 

 

 

 

 

26.

 

x′−3y

= 0,

 

x(0) =1, y(0) = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x y′ = sin t,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

27.

 

 

 

x + y y = e

,

 

x(0) = y(0) = 0;

 

 

 

 

 

 

 

2x′+ y′+ 2 y = cos t,

28.

 

x′−3y = 0,

 

x(0) = y(0) = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x y′ = cost,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

29. x x

2 y =

2e

 

,

 

x(0) = y(0) =1;

 

 

y′−2x y = 0,

 

 

 

 

30.

 

x y′ = 0,

 

x(0)

= y(0) = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= t,

 

 

 

x′+ 2 y

 

 

 

 

 

 

 

33

Завдання 8. Знайти розв’язок наступних інтегральних рівнянь:

1. x

sh(x t) y(t)dt =1cos x.

16.

x

e xt sh(x t) y(t)dt =

1

(e2 x

1)

1

x.

 

2

 

0

 

 

0

4

 

 

 

 

x

 

x

 

 

 

 

 

 

2.

sin(x t) y(t)dt = cos x.

17.

x t y(t)dt = x 2 x.

 

 

 

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

3.

x (x t) 2 y(t)dt = x3 .

18.

y(x) = e2 x +3x (x t) 2 y(t)dt.

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

x

 

 

 

4.

y(x) =1+ x cos x + (x t) y(t)dt.

19.

y(x) = x + cos(x t) y(t)dt.

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

5.

x

ch(x t) y(t)dt =1sin x.

20.

y(x) = e2 x x (x t)e( xt ) y(t)dt.

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

 

 

 

6.

sh(x t) y(t)dt =1+cos x.

21.

y(x) = sin x sh(x t) y(t)dt.

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

7.

x (x t) y(t)dt = x 2 .

 

 

 

0

 

 

 

 

 

x

1

cos 2x

 

8.

sh(x t) y(t)dt =

.

 

 

2

 

0

 

 

 

9.

y(x) = cos3x + x ext y(t)dt.

0

x

10. sh(x t) y(t)dt = sin 2 x.

0

22.

y(x) = x3 + x sin(x t) y(t)dt.

 

 

0

 

 

x

23.

ch(x t) y(t)dt = sin 2 x.

 

0

24. x

e xt cos(x t) y(t)dt = xe x .

 

0

 

 

 

x

25.

y(x) = sin 2x e xt y(t)dt.

 

 

0

11.

x

sh(x t) y(t)dt =1cos x.

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

 

 

 

12.

sh(x t) y(t)dt = 2 sin 2

.

 

 

 

 

 

 

0

2

 

 

 

13.

x (x t) sin(x t) y(t)dt = sin 2 x.

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

1

 

 

 

1

 

14.

(x t)e xt y(t)dt =

e2 x xe x

.

 

2

 

0

2

 

 

 

 

15.

x (x t)sh(x t) y(t)dt = xchx shx.

 

0

 

 

 

 

 

 

 

26.

y(x) =1+ x cos(x t) sin(x t) y(t)dt.

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

27.

y(x) = xe2 x

e2( xt ) y(t)dt.

 

 

 

 

0

 

 

28.

y(x) = sin x + x cos(x t) y(t)dt.

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

x

 

29.

y(x) = e x

+ sin(x t) y(t)dt.

 

 

 

 

0

 

 

30.

y(x) =

x 2

 

+

1

x (x t) 2 y(t)dt.

 

 

 

 

 

2

2

0

34

Формули перетворень Лапласа для деяких функцій

 

 

Оригінал

Зображення F(p)

 

п/п

 

 

 

f(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

С-const

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

exp(at)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

t n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pn+1

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

sin(at)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2

 

+ a2

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

cos(at)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2

 

+ a2

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

sh(at)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2

a2

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

ch(at)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2 a2

 

 

 

 

 

 

 

7

 

exp(-at)sin(ωt)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( p + a)2

+ω2

 

 

8

 

exp(-at)cos(ωt)

 

 

 

 

 

 

 

p + a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( p + a)2

+ω2

 

 

9

 

 

exp(-at)sh(ωt)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( p + a)2

ω2

 

 

10

 

 

exp(-at)ch(ωt)

 

 

 

 

 

 

 

p + a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( p + a)2

ω2

 

 

11

 

 

 

t n exp(at)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( p a)n+1

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

t n f(t)

 

 

(1)

n

 

d n

 

F( p)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dpn

 

 

 

13

1

(sin at at cos at)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2a3

 

 

 

( p2

 

+ a2 )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

p

2

 

 

 

 

 

p

14

 

 

 

exp(t

2

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

exp

 

4

 

Erf

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

exp(a

t )

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

π p

exp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

2

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

exp(a t ),

 

a > 0

2

π p3

 

exp

4 p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35