12.[判断题]拉普拉斯变换的微分性质表明,函数的导数的拉普拉斯变换等于原函数的拉普拉斯变换乘以s,减去初始条件。A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查拉普拉斯变换的微分性质这一知识点。解题思路是明确拉普拉斯变换微分性质的具体公式,然后将题目描述与公式进行对比判断。
设函数 $f(t)$ 满足拉普拉斯变换的条件,其拉普拉斯变换为 $F(s)=\mathcal{L}[f(t)]=\int_{0}^{\infty}f(t)e^{-st}dt$。
根据拉普拉斯变换的微分性质,函数 $f(t)$ 的一阶导数 $f^\prime(t)$ 的拉普拉斯变换为:
$\mathcal{L}[f^\prime(t)]=\int_{0}^{\infty}f^\prime(t)e^{-st}dt$
利用分部积分法,设 $u = e^{-st}$,$dv = f^\prime(t)dt$,则 $du=-se^{-st}dt$,$v = f(t)$。
根据分部积分公式 $\int_{a}^{b}u\mathrm{d}v=uv|_{a}^{b}-\int_{a}^{b}v\mathrm{d}u$,可得:
$\int_{0}^{\infty}f^\prime(t)e^{-st}dt=\left[f(t)e^{-st}\right]_{0}^{\infty}+s\int_{0}^{\infty}f(t)e^{-st}dt$
当 $t\to\infty$ 时,若 $f(t)$ 满足拉普拉斯变换的条件,则 $\lim_{t\to\infty}f(t)e^{-st}=0$;当 $t = 0$ 时,$f(t)e^{-st}=f(0)$。
所以 $\left[f(t)e^{-st}\right]_{0}^{\infty}=0 - f(0)=-f(0)$,而 $s\int_{0}^{\infty}f(t)e^{-st}dt=sF(s)$。
因此,$\mathcal{L}[f^\prime(t)]=sF(s)-f(0)$,即函数的导数的拉普拉斯变换等于原函数的拉普拉斯变换乘以 $s$,减去初始条件 $f(0)$。
所以题目描述是正确的。