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ラプラス変換のすすめ:電子工学を目指す君へ

(2018.12.07)の元スレの末尾に悲しいお話追記
たまにはちょっと有意義なお話。これもホームページより引用
。ちょっとだけ自慢編
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数学の授業のラプラス変換は最初存在意義よくわからんかった。同時期に学んだのフーリエ変換は時間軸と周波数軸の相互関係が非常に面白かったけど。
その認識が一変したのが電子回路の過渡現象(抵抗やコンデンサ・コイルの回路に電圧駆けるとどうなるか?時間変化を詳細に解析)。
過渡解析は微積分方程式を解く正攻法で最初は習うんだけど、単元が変わるとラプラス変換による解法が説明される。
乱暴な言い方をすれば、時間積分が1/s倍 時間微分がS倍という魔法のような置き換えたをしたS領域に演算子法とも呼ばれる変換して(そこでは、中高生でもできる)代数変形し答えを求め、これを機械的に逆ラプラス変換することで、時間軸の解が求まります。
授業でこの応用に衝撃。 微積分の式を解くとき、初期条件がどうのこうの、読んでも解るような解らないようなむずむず感が高かったし、解法がわかっている形の変数分離系に直すとかノウハウ勉強面倒。(電子工学のテキストの説明を意地悪く読むと、最終結果論がこうなるのが正しいので初期条件はこのようにするというごまかしがあるようで、気持ち悪い)。

このS領域というできる子との出会いの時の衝撃から、回路解析演習の授業で、過渡解析の単元でも、ひねくれものはその教科ではまだ出てこないラプラス変換を利用してた。ある問題でテキストの微分方程式による解法の結果が、自分でラプラス変換で解いたものと違う。 
正誤判定のために、対称定数を代入した場合対称回路は対称動作するはずなのに、この解答ではシンプルな単調減衰動作が出てこないので当番が板書中に、先生にクレーム。 
左右対称解が出てこないのは”物理的におかしい”という説明で納得してもらった。
 
まあ、微積分法のどこがおかしいという間違いの指摘ができなかったのが当時の自分の限界でした。
(今ならわかる。初期条件の定常電流の向きと、スイッチ切り替えた後の過渡解析中の電流の向きが一部異なるので、符号を変えて式をたてなければいけない。 
本屋の流通版直っているけど、符号を変える理由のとってつけたような説明直観的では無いなぁ。

実は受動素子(抵抗、コイル、コンデンサと電源だけ)の過渡解析という電子工学の基本が教科書読んでも納得できず、落ちこぼれるのではないか?という危機感があった
教科書の似た問題からわけもわからず引用するというのは、電子工学専攻を目指すものとして許しがたい。 
それが、ラプラス変換という道具を使うことで、迷いなく解くことができたので、すごく安堵したという背景がありました。 
必須科目でも数学の定理を証明するなんていうのは、自分の人生でありえない想定なので、教科書を覚えるというのでも、精神的な抵抗は少ないけど(でも暗記は拒否するので、成績よくない...)
さて、後日談。 教科書の誤り指摘されたので、先生は、全問題を、ラプラス変換で解いてレポート出させるという課題を、単位認定の試験の変わりに学生に科す。 なんとまあ、ほどなくして教科書の演習問題のラプラス変換利用版の書籍が、書店にならぶ。まあ手元においてラプラス変換の変換表および応用の手引書として愛用しています。
(2019.1.6)悲しいお話追記
ラプラス変換に興味があるという人がいたので、学生の必須単位取得のための血と汗と涙の結晶のこの本を紹介する。なんと絶版らしい( ;∀;) チラ見のアマゾンで5000円くらいの売値なので、学生相手にぼったくり価格やったんやなぁと思ったんだけど、実は絶版で入手難なので、中古本すら高騰しているらしい(状態の良い新古相当で3万円とは(*_*))。ラプラス変換を電子工学利用するのに良い本やったとおもうんや。他に推薦する本無いか手持ち探したけど、工業数学の授業用教科書(理論の証明とか)の本はあるけど、応用きくものは、手元にはなかった。
数年前ホームページ作るときに新版の確認するのに姫路の書店で見たので、購入して送るか、いらんといわれたらアマゾンに売るというのも期待してもう一度見に行ったらなかった(見たのはつぶれた本屋の方かな?)。手持ちの本は便利なので手放しません。悪しからず
>力になれずすまん、興味を持った人(いま)使うわけじゃないから貸すくらいなら考える。

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ラプラス変換に興味持った読者様

ラプラス変換問題集ご紹介させていただきました。入手後第三者にもお勧めだと思ったら、感想をご紹介下さい。
問題解決に当たり、工業数学としての証明とは不要で、実回路の応用問題が乗ってる問題集は便利だと思いますよ。変換公式集として会社の引き出しに常備していた本です。

あかん、高い。

いい本だと推薦したら、新品同様のなら8万円?中古5千円って、これはあかんわ。 おそらく先生も退官されているだろうけど、授業に使わないので廃刊だったりしたんかな?

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