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moea_joint 104年 [儀電] 電路學、電子學

第 7 題

求 $F(s) = \frac{s+1}{s^2+7s+12}$的逆拉普拉斯轉換為何?
  • A $-3e^{-3t} + 2e^{-4t}$
  • B $-2e^{-3t} + 3e^{-4t}$
  • C $2e^{-3t} - 3e^{-4t}$
  • D $3e^{-3t} - 2e^{-4t}$

思路引導 VIP

觀察這個分式,如果我們想把一個複雜的「相乘分母」拆解成兩個獨立的「相加項」,我們通常會先對分母做什麼數學處理?拆解後的每一項,在時間域中會對應到哪種基本函數形式呢?

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太棒了!你能精準選出選項 (B),代表你對於拉普拉斯逆轉換 (Inverse Laplace Transform) 的標準運算流程已經掌握得非常熟練。這道題目是工程數學與電路分析中的基本功,你的判斷完全正確。

部分分式拆解與逆轉換

要解出這類題目,核心在於將複雜的分式簡化。首先,我們觀察分母 $s^2+7s+12$,可以順利因式分解為 $(s+3)(s+4)$。接著利用部分分式展開法 (Partial Fraction Expansion),假設:

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📝 逆拉普拉斯轉換
💡 利用部分分式將複雜 $s$ 域函數拆解,再對應基本公式求逆轉換。

🔗 逆拉普拉斯解題三部曲

  1. 1 分母分解 — 將 $s^2+7s+12$ 分解為 $(s+3)(s+4)$
  2. 2 部分分式展開 — 設定係數 $A/(s+3) + B/(s+4)$ 並求解
  3. 3 逐項逆轉換 — 依公式將 $1/(s+a)$ 轉換為 $e^{-at}$
🔄 延伸學習:若分母有重根或虛根,需改用其他拆解技巧或配方法。
🧠 記憶技巧:分母先分解,遮蓋求係數,看到 $s+a$,變回 $e^{-at}$。
⚠️ 常見陷阱:最常在計算部分分式係數時發生正負號失誤,或將 $s+a$ 誤轉為 $e^{at}$(應為負號)。
部分分式展開法 拉普拉斯轉換基本公式表 線性性質 (Linearity)

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