拉氏变换习题课
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拉普拉斯变换、复频域分析习题课1. 求下列函数的拉氏变换。
(1)1at e-- (2)sin 2cos t t + (3)2t te - (4)sin(2)t e t -(5)(12)t t e -+ (11)1()t t e e αββα---- (13)(2)(1)t te u t --- (15)()ta t e f a-,设已知[()]()L f t F s = 解:(1)11[1]()at a L e s s a s s a --=-=++ (2)2221221[sin 2cos ]111s s L t t s s s ++=+=+++ (3)221[](2)t L te s -=+ (4)22[sin(2)](1)4t L e t s -=++ (5)23[(12)](1)ts L t e s -++=+ (11)11111[()]()()()t t L e e s s s s αββαβααβαβ---=+=--++++ (13)由于(2)(1)(1)(1)[(1)](1)t t t teu t e t e e u t -------=-+- (15)[()](1)ta t L e f aF as a-=+2求下列函数的拉氏变换,注意阶跃函数的跳变时间。
(1)()(2)tf t e u t -=- (2)(2)()(2)t f t e u t --=- (3)(2)()()t f t e u t --= (4)()sin(2)(1)f t t u t =-(5)()(1)[(1)(2)]f t t u t u t =----解:(1)因为(2)2()(2)t f t ee u t ---=-,所以 222(1)11[()]11s s L f t e e e s s ---+==++ (2)21[()]1s L f t e s -=+ (3)因为2()()t f t e e u t -=,所以2[()]1e Lf t s =+ (4) ()sin[2(1)2](1) {sin[2(1)]cos 2cos[2(1)]sin 2}(1)f t t u t t t u t =-+-=-+-- 2222cos 2sin 22cos 2sin 2[()]()444s s s s L f t e e s s s --+=+=+++ (5)()(1)(1)(2)(2)(2)f t t u t t u t u t =-------222221111[()][1(1)]s s s s s L f t e e e s e e s s s s-----=--=-+ 3求下列函数的拉普拉斯逆变换。
习题八答案 1. 求下列函数的拉氏变换:(1) 3,,2()cos ,;2t f t t t ππ⎧<⎪⎪=⎨⎪≥⎪⎩ 解:由拉氏变换的定义知:22220231[()]3cos 1.1s s st stL f t e dt etdt e e s s ππππ+∞−−−−⎛⎞=+=−−⎜⎟+⎝⎠∫∫(2) ()cos ()sin ().f t t t t u t δ=⋅−⋅解:由拉氏变换的定义以及单位脉动函数的筛选性质知:0202221[()]cos ()sin ()cos |111.11st st st t L f t t t e dt t u t e dt t e s s s s δ+∞+∞−−−==⋅⋅−⋅⋅=⋅−+=−=++∫∫2. 求下列函数的拉氏变换:(1)2()1;f t t =−解:由拉氏变换的线性性质知:2332!121[()][][1].L f t L t L s s s s=−=−=− (2) ()1;tf t te =−解:由拉氏变换的线性性质和位移性质知:211[()][1][].(1)t L f t L L te s s =−=−− (3) ()cos ;f t t t =解:法一:利用位移性质。
()cos .2it ite ef t t t t −+==由拉氏变换的位移性质知:222211111[()][][].222()()(it its L f t L te L te s i s i s −⎡⎤−=+=+=⎢⎥−++⎣⎦211) 法二:利用微分性质。
令 则()cos ,g t t =2221()[()],'().1(s s G s L g t G s s s −===++21) 由拉氏变换的微分性质知:[cos ][()]'().L t t L tg t G s ==−即 2221[()].(1)s L f t s −=+ (4) 2()sin 6;tf t et −=解:因为 26[sin 6],36L t s =+ 故由拉氏变换的位移性知:26[()].(2)36L f t s =++ (5) 2()cos ;f t t = 解:1cos 2().2tf t +=故22211112[()][][cos 2].22224(4)s s L f t L L t s s s s +=+=+⋅=++ (6)()(1);tf t u e −=−解:因为1,10(1),0,10ttte u e e −−−⎧−>⎪−=⎨−<⎪⎩ 即: 1,0(1).0,0t t u e t −>⎧−=⎨<⎩ 故01[()]1.st L f t e dt s+∞−=⋅=∫(7) 2()(1);tf t t e =−解:22()(1)2.ttttf t t e t e te e =−=−+ 法一:利用拉氏变换的位移性质。
课题引入: 拉普拉斯变换是19世纪末英国电气工程师海维赛(Heariside)创立的。
他是用符号法来解微分方程,比用积分法简便,当时所用的符号法是通过直觉进行推理,后来人们又建立了严密的数学基础,而将其命名为拉普拉斯(Laplace)变换。
拉普拉斯变换的主要作用:是简化解题手续,能把微积分运算转化为代数运算,并能把微分方程转化为代数方程,从而使解题手续简化,缩短了运算时间。
定义 设函数f(t)当0≥t 时有定义,而且广义积分⎰+∞-0)(dt e t f st 存在,则由此积分所确定的函数可写; ⎰+∞-=0)()(dt e t f s F st并称为F(s)为f(t)的拉普拉斯变换(简称拉氏变换),拉氏变换亦可写成F(s)=L[f(t)]并将F(s)称为象函数,f(t)称为象原函数,拉氏变换中的参数s ,一般不限于是实数,可以为复数,不过在本书中,把它当作正的实数看待。
若F(s)是f(t)的拉氏变换,则f(t)为F(s)的拉氏逆变换,记为 )]([)(1s F L t f -=下面介绍如何用定义求拉氏变换。
例l 求函数f(t)=1的拉氏变换解 s s e dt e L st st 1][1]1[00=-=⨯=∞+-∞+-⎰ 即 s L 1]1[=例2求函数f(t)=t ,当t >0的拉氏变换. 解 200011][][s e s s te dt te t L st st st=+-==⎰⎰∞+-∞+-∞+- 所以 当t >0 21][s t L = 同理可得,当n 为正整数 1!][+=n n s n t L练习:习题10.1 1(1) 例3 求函数f(t)=at e (t >0 , a 是常数)的拉氏变换. 解)(1]1[][0)()(0a s a s e a s dt e dt e e e L t a s t s a st at at >-=--===⎰⎰∞+---∞+-所以 )(1][a s a s e L at >-=练习: 习题10.1 1 (2)小结: 1.拉氏变换的定义.作业:习题10.1 1(3) (4) 2。