拉普拉斯变换
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拉普拉斯变换法
拉普拉斯变换法是一种数学积分变换,其核心是把时间函数f(t) 与复变函数F(s) 联系起来,把时域问题通过数学变换为复频域问题,把时间域的高阶微分方程变换为复频域的代数方程,在求出待求的复变函数后,再作相反的变换得到待求的时间函数。
由于解复变函数的代数方程比解时域微分方程较有规律且有效,所以拉普拉斯变换在线性电路分析中得到广泛应用。
拉普拉斯变换的定义
一个定义在[0,+∞) 区间的函数f(t) ,它的拉普拉斯变换式F(s) 定义为
式中s=σ+jω为复数,被称为复频率;F(s)为f(t)的象函数,f(t)为F(s)的原函数。
由F(s) 到f(t) 的变换称为拉普拉斯反变换,它定义为
式中c 为正的有限常数。
留意:
1)定义中拉氏变换的积分从t=0-开头,即:
它计及t=0-至0+ ,f(t) 包含的冲激和电路动态变量的初始值,从而为电路的计算带来便利。
2)象函数F(s) 一般用大写字母表示, 如I(s),U(s) ,原函数f(t)
用小写字母表示,如i(t),u(t)。
3)象函数F(s) 存在的条件:。
拉普拉斯变换公式大全1.原始函数的拉普拉斯变换F(s)=L{f(t)}2.常数的拉普拉斯变换对于任意实常数A,其拉普拉斯变换为:L{A}=A/s3.单位冲激函数的拉普拉斯变换单位冲激函数δ(t)的拉普拉斯变换为:L{δ(t)}=14.时延定理时延定理指出,当原始函数向右延时T秒时,其拉普拉斯变换会乘以e^(-sT)。
具体公式如下:L{f(t-T)}=e^(-sT)F(s)5.缩放定理缩放定理指出,当原始函数的变量变为原来的α倍时,其拉普拉斯变换会变为原来的1/α倍。
具体公式如下:L{f(αt)}=1/αF(s/α)6.积分定理积分定理指出,对于原始函数的积分,其拉普拉斯变换可以通过将变换域上的变量s除以s平方。
具体公式如下:L{∫f(t)dt} = 1/sF(s)7.乘积定理乘积定理指出,对于原始函数的乘积,其拉普拉斯变换可以通过将变换域上的变量s替换为s减去相应函数的变换。
具体公式如下:L{f(t)g(t)}=F(s)*G(s)8.指数函数的拉普拉斯变换指数函数e^(at)的拉普拉斯变换为:L{e^(at)} = 1/(s-a)9.幂函数的拉普拉斯变换幂函数t^n的拉普拉斯变换为:L{t^n}=n!/(s^(n+1))10.正弦函数的拉普拉斯变换正弦函数sin(ωt)的拉普拉斯变换可通过欧拉公式和拉普拉斯变换公式进行变换。
具体公式如下:L{sin(ωt)} = ω/(s^2 + ω^2)以上是拉普拉斯变换的一些重要公式。
通过应用这些公式,我们可以将原始函数在时域上的操作转换为变换域上的操作,从而解决各种线性常微分方程、控制系统和信号处理问题。
Laplace拉氏变换公式表1. 常数变换:对于常数C,其拉普拉斯变换为C/s,其中s是复数频率。
2. 幂函数变换:对于幂函数t^n,其中n为实数,其拉普拉斯变换为n!/s^(n+1)。
3. 指数函数变换:对于指数函数e^(at),其中a为实数,其拉普拉斯变换为1/(sa)。
4. 正弦函数变换:对于正弦函数sin(at),其中a为实数,其拉普拉斯变换为a/(s^2+a^2)。
5. 余弦函数变换:对于余弦函数cos(at),其中a为实数,其拉普拉斯变换为s/(s^2+a^2)。
6. 双曲正弦函数变换:对于双曲正弦函数sinh(at),其中a为实数,其拉普拉斯变换为a/(s^2a^2)。
7. 双曲余弦函数变换:对于双曲余弦函数cosh(at),其中a为实数,其拉普拉斯变换为s/(s^2a^2)。
8. 指数衰减正弦函数变换:对于指数衰减正弦函数e^(at)sin(bt),其中a和b为实数,其拉普拉斯变换为b/(s+a)^2+b^2。
9. 指数衰减余弦函数变换:对于指数衰减余弦函数e^(at)cos(bt),其中a和b为实数,其拉普拉斯变换为s+a)/(s+a)^2+b^2。
10. 指数增长正弦函数变换:对于指数增长正弦函数e^(at)sin(bt),其中a和b为实数,其拉普拉斯变换为b/(sa)^2+b^2。
Laplace拉氏变换公式表11. 幂函数与指数函数的乘积变换:对于函数t^n e^(at),其中n为实数,a为实数,其拉普拉斯变换为n!/(sa)^(n+1)。
12. 幂函数与正弦函数的乘积变换:对于函数t^n sin(at),其中n为实数,a为实数,其拉普拉斯变换可以通过分部积分法得到。
13. 幂函数与余弦函数的乘积变换:对于函数t^n cos(at),其中n为实数,a为实数,其拉普拉斯变换可以通过分部积分法得到。
14. 指数函数与正弦函数的乘积变换:对于函数e^(at) sin(bt),其中a和b为实数,其拉普拉斯变换为b/(sa)^2+b^2。