Math Problem Statement

Kasus 1. Penyebut 𝑩(𝒔) adalah hasil kali faktor linier yang berbeda Penyebut 𝐡(𝑠) dapat dinyatakan sebagai 𝐡(𝑠) = (π‘Ž1𝑠 + 𝑏1𝑠)(π‘Ž2𝑠 + 𝑏2𝑠)(π‘Ž3𝑠 + 𝑏3𝑠) … … (π‘Žπ‘›π‘  + 𝑏𝑛𝑠) tanpa ada faktor yang berulang, sehingga 𝐹(𝑠) dapat dinyatakan sebagai 𝐹(𝑠) = 𝐴(𝑠) 𝐡(𝑠)

𝐾1 (π‘Ž1𝑠 + 𝑏1𝑠) + 𝐾2 (π‘Ž2𝑠 + 𝑏2𝑠)

  • β‹― + 𝐾𝑛 (π‘Žπ‘›π‘  + 𝑏𝑛𝑠) Dengan 𝐾1 ,𝐾2 , … 𝐾𝑛 menyatakan konstanta yang akan ditentukan. Contoh: Tentukan transformasi Laplace invers dari fungsi 𝐹(𝑠) = 1 𝑠 2βˆ’2𝑠 Untuk mencari transformasi laplace invers dari fungsi 𝐹(𝑠) = 1 𝑠 2βˆ’2𝑠 terlebih dahulu dinyatakan penyebut 𝑠 2 βˆ’ 2𝑠 sebagai perkalian faktorfaktor linier yaitu 𝑠(𝑠 βˆ’ 2), sehingga 𝐹(𝑠) dapat dinyatakan sebagai 𝐴 𝑠

𝐡 π‘ βˆ’2 , yaitu 1 s(s βˆ’ 2)

𝐴 𝑠 + 𝐡 π‘ βˆ’2 atau 1 = 𝐴(𝑠 βˆ’ 2) + 𝐡𝑠. Substitusikan 𝑠 = 2 dan 𝑠 = 0 pada persamaan 1 = 𝐴(𝑠 βˆ’ 2) + 𝐡𝑠, diperoleh 𝐴 = βˆ’ 1 2 π‘‘π‘Žπ‘› 𝐡 = 1 2 sehingga 1 s(s βˆ’ 2)

βˆ’ 1 2 𝑠 + 1 2 π‘ βˆ’2 Sehingga, β„’ βˆ’1 { 1 s(s βˆ’ 2) } = β„’ βˆ’1 { βˆ’ 1 2 𝑠 } + β„’ βˆ’1 { 1 2 𝑠 βˆ’ 2 } = βˆ’ 1 2 β„’ βˆ’1 { 1 𝑠 } + 1 2 β„’ βˆ’1 { 1 π‘ βˆ’2 } = βˆ’ 1 2 βˆ™ 1 + 1 2 𝑒 2𝑑

1 2 𝑒 2𝑑 βˆ’ 1 2

Solution

Mari kita telaah langkah-langkah penyelesaian contoh soal ini:

Langkah-Langkah Menentukan Transformasi Laplace Invers:

  1. Penyebut dinyatakan dalam bentuk faktor linier
    Fungsi F(s)=1s2βˆ’2sF(s) = \frac{1}{s^2 - 2s} memiliki penyebut s2βˆ’2ss^2 - 2s, yang dapat difaktorkan menjadi s(sβˆ’2)s(s - 2).

  2. Pemisahan dalam bentuk pecahan parsial
    Pecahan 1s(sβˆ’2)\frac{1}{s(s - 2)} dinyatakan sebagai: 1s(sβˆ’2)=As+Bsβˆ’2\frac{1}{s(s-2)} = \frac{A}{s} + \frac{B}{s-2} Sehingga, setelah mengalikan dengan penyebut bersama s(sβˆ’2)s(s-2), diperoleh: 1=A(sβˆ’2)+Bs1 = A(s - 2) + Bs

  3. Menentukan konstanta AA dan BB
    Untuk menentukan nilai AA dan BB, substitusi nilai ss tertentu:

    • Substitusi s=2s = 2: 1=A(2βˆ’2)+B(2)β€…β€ŠβŸΉβ€…β€Š1=2Bβ€…β€ŠβŸΉβ€…β€ŠB=121 = A(2 - 2) + B(2) \implies 1 = 2B \implies B = \frac{1}{2}
    • Substitusi s=0s = 0: 1=A(0βˆ’2)+B(0)β€…β€ŠβŸΉβ€…β€Š1=βˆ’2Aβ€…β€ŠβŸΉβ€…β€ŠA=βˆ’121 = A(0 - 2) + B(0) \implies 1 = -2A \implies A = -\frac{1}{2}

    Maka, fungsi dapat ditulis kembali sebagai: 1s(sβˆ’2)=βˆ’12s+12sβˆ’2\frac{1}{s(s - 2)} = \frac{-\frac{1}{2}}{s} + \frac{\frac{1}{2}}{s - 2}

  4. Transformasi Laplace Invers
    Menggunakan tabel transformasi Laplace:

    • Lβˆ’1{1s}=1\mathcal{L}^{-1}\left\{\frac{1}{s}\right\} = 1
    • Lβˆ’1{1sβˆ’a}=eat\mathcal{L}^{-1}\left\{\frac{1}{s - a}\right\} = e^{at}

    Maka, transformasi Laplace invers:

    \mathcal{L}^{-1}\left\{-\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{s}\right\} + \mathcal{L}^{-1}\left\{\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{s - 2}\right\}$$ $$= -\frac{1}{2}\cdot 1 + \frac{1}{2}\cdot e^{2t}$$ $$= \frac{1}{2}e^{2t} - \frac{1}{2}$$

Jawaban Akhir:

Lβˆ’1{1s2βˆ’2s}=12e2tβˆ’12\mathcal{L}^{-1}\left\{\frac{1}{s^2 - 2s}\right\} = \frac{1}{2}e^{2t} - \frac{1}{2}


Pertanyaan Terkait:

  1. Apa langkah utama dalam metode pemisahan pecahan parsial?
  2. Bagaimana cara menentukan konstanta AA dan BB secara sistematis?
  3. Apa saja tabel transformasi Laplace yang sering digunakan?
  4. Bagaimana jika penyebut memiliki faktor kuadrat, bukan linier?
  5. Bagaimana penerapan metode ini untuk penyebut dengan lebih dari dua faktor?

Tip:

Selalu cek kembali faktorisasi penyebut dan pastikan Anda mengidentifikasi faktor-faktor linier dengan benar sebelum memulai proses pecahan parsial.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Partial Fraction Decomposition
Inverse Laplace Transform
Linear Factorization

Formulas

F(s) = A/s + B/(s-a)
Inverse Laplace: L^{-1}{1/s} = 1
Inverse Laplace: L^{-1}{1/(s-a)} = e^{at}

Theorems

Partial Fraction Decomposition Theorem
Linear Factorization Theorem

Suitable Grade Level

Grades 10-12