טרנספורמציה של Laplace ממירה פונקציה של תחום זמן לפונקציה של s-domain על ידי שילוב מאפס לאינסוף
של פונקציית תחום הזמן, כפול e -st .
התמורה Laplace משמשת למציאת פתרונות במהירות למשוואות דיפרנציאליות ואינטגרלים.
נגזרת בתחום הזמן הופכת לכפל ב- s בתחום ה- s.
שילוב בתחום הזמן הופך לחלוקה על ידי s בתחום ה- s.
הטרנספורמציה של Laplace מוגדרת באמצעות האופרטור L {}:
ניתן לחשב את טרנספורמציית Laplace ההפוכה ישירות.
בדרך כלל הטרנספורמציה ההפוכה ניתנת מטבלת הטרנספורמציות.
שם פונקציה | פונקציית תחום זמן | Laplace טרנספורמציה |
---|---|---|
f ( t ) |
F ( s ) = L { f ( t )} |
|
קָבוּעַ | 1 | |
לינארי | t | |
כּוֹחַ | t n |
|
כּוֹחַ | t a |
Γ ( a +1) ⋅ s - ( a +1) |
מַעֲרִיך | ה ב |
|
סינוס | לחטוא ב |
|
קוסינוס | cos ב |
|
סינוס היפרבולי |
חטא ב |
|
קוסינוס היפרבולי |
קוסם ב |
|
גידול סינוס |
לא לחטוא ב |
|
גידול קוסינוס |
t cos at |
|
ריקבון סינוס |
דואר בטיילת חטא ωt |
|
קוסינוס מתפורר |
דואר בטיילת cos ωt |
|
פונקציית דלתא |
δ ( t ) |
1 |
דלתא מושהית |
δ ( ta ) |
e -as |
שם הנכס | פונקציית תחום זמן | Laplace טרנספורמציה | תגובה |
---|---|---|---|
f ( t ) |
F ( ים ) |
||
לינאריות | af ( t ) + bg ( t ) | AF ( s ) + BG ( s ) | a , b קבועים |
שינוי קנה מידה | f ( ב ) | a / 0 | |
מִשׁמֶרֶת | e -at f ( t ) | F ( s + a ) | |
לְעַכֵּב | f ( ta ) | e - כמו F ( s ) | |
גִזרָה | sF ( s ) - f (0) | ||
נגזרת N | s n f ( s ) - s n -1 f (0) - s n -2 f '(0) -...- f ( n -1) (0) | ||
כּוֹחַ | t n f ( t ) | ||
שילוב | |||
הֲדָדִי | |||
קונבולוציה | f ( t ) * g ( t ) | F ( s ) ⋅ G ( s ) | * הוא מפעיל הפיתול |
תפקוד תקופתי | f ( t ) = f ( t + T ) |
מצא את השינוי של f (t):
f ( t ) = 3 t + 2 t 2
פִּתָרוֹן:
ℒ { t } = 1 לשנייה 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
מצא את הטרנספורמציה ההפוכה של F (ים):
F ( s ) = 3 / ( s 2 + s - 6)
פִּתָרוֹן:
על מנת למצוא את הטרנספורמציה ההפוכה, עלינו לשנות את פונקציית התחום s לצורה פשוטה יותר:
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
כדי למצוא את a ו- b, נקבל 2 משוואות - אחד ממקדמי s והשני של השאר:
( 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)
כעת ניתן להפוך את F (ים) בקלות באמצעות טבלת הטרנספורמציות לפונקציה אקספוננטית:
f ( t ) = (3/5) e 2 t - (3/5) e -3 t