Biến đổi Laplace - RT

Biến đổi laplace
  • Hàm biến đổi Laplace
  • Bảng biến đổi Laplace
  • Thuộc tính biến đổi Laplace
  • Các ví dụ về biến đổi Laplace

Phép biến đổi Laplace chuyển đổi một hàm miền thời gian thành hàm miền s bằng cách tích phân từ 0 đến vô cùng

của hàm miền thời gian, nhân với e -st .

Phép biến đổi Laplace được sử dụng để nhanh chóng tìm ra lời giải cho các phương trình vi phân và tích phân.

Đạo hàm trong miền thời gian được chuyển thành phép nhân với s trong miền s.

Tích hợp trong miền thời gian được chuyển thành phép chia cho s trong miền s.

Hàm biến đổi Laplace

Biến đổi Laplace được xác định bằng toán tử L {}:

F (s) = \ mathcal {L} \ left \ {f (t) \ right \} = \ int_ {0} ^ {\ infty} e ^ {- st} f (t) dt

Biến đổi Laplace ngược

Biến đổi Laplace ngược có thể được tính toán trực tiếp.

Thông thường biến đổi nghịch đảo được đưa ra từ bảng biến đổi.

Bảng biến đổi Laplace

Tên chức năng Hàm miền thời gian Biến đổi laplace

f ( t )

F ( s ) = L { f ( t )}

Không thay đổi 1 \ frac {1} {s}
Tuyến tính t \ frac {1} {s ^ 2}
Quyền lực

t n

\ frac {n!} {s ^ {n + 1}}

Quyền lực

t a

Γ ( a +1) ⋅ s - ( a +1)

Số mũ

e ở

\ frac {1} {sa}

Sin

tội lỗi tại

\ frac {a} {s ^ 2 + a ^ 2}

Cô sin

cos tại

\ frac {s} {s ^ 2 + a ^ 2}

Sin hyperbol

sinh tại

\ frac {a} {s ^ 2-a ^ 2}

Cosin hyperbolic

cosh tại

\ frac {s} {s ^ 2-a ^ 2}

Mọc sin

t tội lỗi tại

\ frac {2as} {(s ^ 2 + a ^ 2) ^ 2}

Cosine đang phát triển

t cos tại

\ frac {s ^ 2-a ^ 2} {(s ^ 2 + a ^ 2) ^ 2}

Hình sin thối rữa

e -at sin ωt

\ frac {\ omega} {\ left (s + a \ right) ^ 2 + \ omega ^ 2}

Cosin suy giảm

e -at cos ωt

\ frac {s + a} {\ left (s + a \ right) ^ 2 + \ omega ^ 2}

Chức năng Delta

δ ( t )

1

Châu thổ bị trì hoãn

δ ( ta )

e -as

Thuộc tính biến đổi Laplace

Tên tài sản Hàm miền thời gian Biến đổi laplace Bình luận

f ( t )

F ( s )

Tuyến tính af ( t ) + bg ( t ) aF ( s ) + bG ( s ) a , b là hằng số
Thay đổi quy mô f ( at ) \ frac {1} {a} F \ left (\ frac {s} {a} \ right) a / 0
Shift e -at f ( t ) F ( s + a )
Sự chậm trễ f ( ta ) e - as F ( s )
Nguồn gốc \ frac {df (t)} {dt} sF ( s ) - f (0)
Dẫn xuất thứ n \ frac {d ^ nf (t)} {dt ^ n} s n f ( s ) - s n -1 f (0) - s n -2 f '(0) -...- f ( n -1) (0)
Quyền lực t n f ( t ) (-1) ^ n \ frac {d ^ nF (s)} {ds ^ n}
Hội nhập \ int_ {0} ^ {t} f (x) dx \ frac {1} {s} F (s)
Đối ứng \ frac {1} {t} f (t) \ int_ {s} ^ {\ infty} F (x) dx
Convolution f ( t ) * g ( t ) F ( s ) ⋅ G ( s ) * là toán tử tích chập
Chức năng định kỳ f ( t ) = f ( t + T ) \ frac {1} {1-e ^ {- sT}} \ int_ {0} ^ {T} e ^ {- sx} f (x) dx

Các ví dụ về biến đổi Laplace

Ví dụ 1

Tìm phép biến hình của f (t):

f ( t ) = 3 t + 2 t 2

Giải pháp:

ℒ { t } = 1 / s 2

ℒ { t 2 } = 2 / s 3

F ( s ) = ℒ { f ( t )} = ℒ {3 t + 2 t 2 } = 3ℒ { t } + 2ℒ { t 2 } = 3 / s 2 + 4 / s 3

Ví dụ số 2

Tìm phép biến đổi nghịch đảo của F (s):

F ( s ) = 3 / ( s 2 + s - 6)

Giải pháp:

Để tìm phép biến đổi nghịch đảo, chúng ta cần thay đổi miền của hàm s thành một dạng đơn giản hơn:

F ( s ) = 3 / ( s 2 + s - 6) = 3 / [( s -2) ( s +3)] = a / ( s -2) + b / ( s +3)

[ a ( s +3) + b ( s -2)] / [( s -2) ( s +3)] = 3 / [( s -2) ( s +3)]

a ( s +3) + b ( s -2) = 3

Để tìm a và b, chúng ta nhận được 2 phương trình - một trong các hệ số của s và thứ hai của phần còn lại:

( a + b ) s + 3 a -2 b = 3

a + b = 0, 3 a -2 b = 3

a = 3/5, b = -3/5

F ( s ) = 3/5 ( s -2) - 3/5 ( s +3)

Bây giờ (các) F có thể được biến đổi dễ dàng bằng cách sử dụng bảng biến đổi cho hàm số mũ:

f ( t ) = (3/5) e 2 t - (3/5) e -3 t

Xem thêm

  • Phát sinh
  • Ký hiệu giải tích

Từ khóa » Bảng Công Thức Biến đổi Laplace