高普考題庫
110 年 110年公務人員高等考試三級考試暨普通考試

地球物理數學概要

本卷皆為申論題,點「看答案與解析」查看擬答。

申論 1長方形塊體的厚度為t,其斷層長度為L,斷層傾角為。當此正斷層向下滑動時,其斷層水平方向移動的距離為e,沿斷層面移動的距離為m。α α若此正斷層受到重力滑動的功W 與斷層長度L 以及斷層面移動的距離m 成正比,亦即W =L m,其中 為正比常數。etLmt2te㈠證明正斷層受到重力滑動的功W( ) 。(5 分)sin(2 )㈡對正斷層滑動的功W 進行一次微分,以決定斷層滑動的最佳傾角。(10 分)㈢對正斷層滑動的功W 進行二次微分,以判定上述最佳斷層傾角為最小重力滑動的功所造成。(10 分)
申論 2建築物質量為m,其彈性係數為k。若地震的振動水平力是msin(w t ),試問:㈠為何建築物固有角頻率為w( k/m)1/2?(5 分)㈡求建築物水平位移隨時間的變化x(t)為何?(10 分)㈢若共振(ww)時,建築物會有什麼影響?(10 分)(先建立二階常微分方程式,再得到常微分方程式的齊次解與特解,最後以羅必達(L’Hospitle)法則,求解建築物共振的水平位移變化)地震場址效應與建築物耐震設計使用的「三相地震反應頻譜」是對位移x(t)、速度x (t )、加速度x (t )的地震紀錄,進行傅立葉轉換F{}的振幅頻譜:DF x (t ),VF x (t ),AF x (t )。對速度與加速度的一°次微分先進行傅立葉轉換,再使用坐標軸的旋轉矩陣,證明坐標軸(logA, logD)是從坐標軸(2 logw,2 logV)逆時針旋轉45所建立的。(25 分)logAlogD10°∆∆若訊號f (t)的取樣間距為t,則其取樣時間t = nt, n = -∞, … , -1, 0, 1, …, ∞。∆至於取樣定理的奈奎斯特頻率(Nyquist frequency)f 亦應滿足角頻率∆Nw(-2π f, 2π f)。從離散化訊號f (nt)的傅立葉轉換代入傅立葉反轉換,NN證明奈奎斯特頻率f = 1 / (2t)。(25 分)N