常用的拉氏变换表
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三角函数拉氏变换常用公式
拉氏变换(Laplace transform)是应用数学中常用的一种积分变换,其符号为L[f(t)]。
拉氏变换是一个线性变换,可将一个有实数变数的函数转换为一个变数为复数s的函数:
拉氏变换在大部份的应用中都是对射的,最常见的f(t)和F(s)组合常印制成表,方便查阅。
拉氏变换和傅立叶变换有关,不过傅立叶变换将一个函数或是信号表示为许多弦波的叠加,属于「频域变换」;而拉氏变换则是将一个函数表示为许多矩的叠加,属于「时域变换」。
拉氏变换的好处就是能够将复杂的积分与微分的问题,变换成比较容易计算的代数方法,为什么要进行变换?因为很多时候频域变换比时域变换直观得多。
因此,拉氏变换较多被用于解决:
(1).常数系数的线性微分或积分方程式;
(2).分析线性非时变系统的输入输出信号。
实务上,拉氏变换在物理及工程上常用来分析线性非时变系统,可用来分析电子电路、谐振子、光学仪器及机械设备,在这些分析中,拉氏变换可以作时域和频域之间的转换,在时域中输入和输出都是时间的函数,在频域中输入和输出则是复变角频率的函数。
拉普拉斯变换和z 变换常用表格1.拉氏变换的基本性质附表1 拉氏变换的基本性质1()1()([n n k F s f t dt s s−+=+∑⎰个2.常用函数的拉氏变换和z变换表附表2 常用函数的拉氏变换和z变换表3. 用查表法进行拉氏反变换用查表法进行拉氏反变换的关键在于将变换式进行部分分式展开,然后逐项查表进行反变换。
设)(s F 是s 的有理真分式,即1110111)()()(a s a s a s a b s b s b s b s A s B s F n n n n m m m m ++++++++==−−−− (m n >) 式中,系数n n a a a a ,,...,,110−和011,,,,m m b b b b −都是实常数;n m ,是正整数。
按代数定理可将)(s F 展开为部分分式。
分以下两种情况讨论。
(1)0)(=s A 无重根:这时,F(s)可展开为n 个简单的部分分式之和的形式,即∑=−=−++−++−+−=ni ii n n i i s s c s s c s s c s s c s s c s F 12211)( (F-1)式中,n s s s ,,,21 是特征方程A(s)=0的根;i c 为待定常数,称为()F s 在i s 处的留数,可按下列两式计算:lim()()ii i s s c s s F s →=− (F-2)或iss is A s B c ='=)()( (F-3)式中,)(s A '为)(s A 对s 的一阶导数。
根据拉氏变换的性质,从式(F-1)可求得原函数为[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡−==∑=−−n i i i s s c L s F L t f 111)()(=1in s ti i c e =∑ (F-4) (2)0)(=s A 有重根:设0)(=s A 有r 重根1s ,F(s)可写为())()()()(11n r rs s s s s s s B s F −−−=+ =nn i i r r r r r r s s c s s c s s c s s c s s c s s c −++−++−+−++−+−++−− 11111111)()()(式中,1s 为F(s)的r 重根,1+r s ,…,n s 为F(s)的n r −个单根;其中,1+r c ,…,n c 仍按式(F-2)或式(F-3)计算,r c ,1−r c ,…,1c 则按下式计算:)()(lim 11s F s s c r s s r −=→11lim[()()]ir r s s dc s s F s ds−→=−)()(lim !11)()(1s F s s dsd j c r j j s s jr −=→− (F-5))()(lim )!1(11)1()1(11s F s s dsd r c r r r s s −−=−−→原函数)(t f 为 [])()(1s F Lt f −=⎥⎦⎤⎢⎣⎡−++−++−+−++−+−=++−−−n n i i r r r r r r s s c s s c s s c s s c s s c s s c L 111111111)()()( t s nr i i t s r r r r ie c e c t c t r c t r c ∑+=−−−+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++−+−=1122111)!2()!1( (F-6)。
常用函数拉氏变换对照表
常用函数拉氏变换对照表指的是一种把常用函数与拉氏变换之间的联系进行总结归纳的表格,是将每种函数的拉氏变换建立起来的表格。
它有助于我们理解拉氏变换的本质,同时也可以在计算拉氏变换时提供一定的帮助。
一般而言,常用函数拉氏变换对照表包括三列,其中第一列为函数f(x),第二列为拉氏变换F(s),第三列为拉氏变换的参数a,它们构成了一个三元组
(f(x);F(s);a),通过这个三元组,我们可以将函数f(x)和拉氏变换F(s)联系起来。
首先,定义函数f(x),它是要求拉氏变换的函数,即想要求拉氏变换的函数,也就是拉氏变换的被变换函数,比如可以是一个周期函数,如正弦函数、余弦函数;也可以是非周期函数,如指数函数、对数函数等等。
其次,定义拉氏变换F(s),它是拉氏变换的函数,也就是求得函数f(x)的拉氏变换,拉氏变换的函数可能会跟被变换函数的具体形式有关,比如当函数f(x)为正弦函数时,拉氏变换的函数就会有所不同,这里只需要表示出拉氏变换函数F(s)的形式即可。
最后,定义拉氏变换的参数a,它是一个系数,在求解拉氏变换时会用到,一般可以取任意数值,但有的时候。
拉氏变换常用公式拉氏变换是一种重要的数学工具,常被用于信号处理、系统分析、电路设计等领域。
在进行拉氏变换时,我们常用到一些常用的公式,这些公式是解决问题的关键。
本文将介绍一些常用的拉氏变换公式,以及其在实际应用中的意义和用法。
1. 基本定义拉氏变换是一种将时域函数转换为复频域函数的方法。
它定义如下:F(s) = L{f(t)} = ∫[0,∞)e^(-st) f(t) dt其中,F(s)表示拉氏变换结果,L表示拉氏变换算子,f(t)表示时域函数,s表示复频域变量。
2. 常见公式以下是一些常用的拉氏变换公式:2.1 常数函数L{1} = 1/s2.2 单位阶跃函数L{u(t)} = 1/s2.3 指数函数L{e^(at)} = 1/(s-a),其中a为常数2.4 正弦函数L{sin(at)} = a/(s^2 + a^2)2.5 余弦函数L{cos(at)} = s/(s^2 + a^2)2.6 钟形函数L{rect(t)} = 1/sinc(s/2),其中sinc(x) = sin(x)/x2.7 基本运算拉氏变换具有一些基本运算规则,如时移、倍乘和微分等。
这些运算可以用于求解更复杂的函数对应的拉氏变换。
详细的运算规则可以参考相应的数学教材。
3. 实际应用拉氏变换在信号处理、系统分析和电路设计等领域有着广泛的实际应用。
3.1 信号处理在信号处理中,常常需要对信号进行滤波、频域分析等操作。
通过将信号进行拉氏变换,可以将复杂的时域信号转换为频域函数,便于对信号特性的分析和处理。
3.2 系统分析拉氏变换在系统分析中有着重要的作用。
通过将系统的输入和输出进行拉氏变换,可以得到系统的传递函数,进而分析系统的频率响应、稳定性等性质。
3.3 电路设计在电路设计中,拉氏变换可以用于求解电路的导纳、阻抗等参数。
通过将电路的输入和输出进行拉氏变换,可以得到电路的传输函数,进而进行电路的设计和优化。
综上所述,拉氏变换是一种重要的数学工具,广泛应用于信号处理、系统分析、电路设计等领域。
拉氏变换定义计算公式及常用拉氏变换反变换拉氏变换定义计算公式及常用拉氏变换反变换拉氏变换定义.计算.公式及常用拉氏变换反变换****拉普拉斯转换及反华转换****定义:如果定义:就是一个关于的函数,使当就是一个为丛藓科扭口藓变量;是一个运算符号,它代表对其对象进行拉普拉斯积分的拉普拉斯变换结果。
则的拉普拉斯转换由以下式子得出:2.表a-2常用函数的拉氏变换和z变换表3.用换算法展开拉氏反华转换用查表法进行拉氏反变换的关键在于将变换式进行部分分式展开,然后逐项查表进行反变换。
设f(s)是s的有理真分式b(s)bmsm bm1sm1b1s b0f(s)(n m)a(s)ansn an1sn1a1s a0式中系数a0,a1,...,an1,an,b0,b1,bm1,bm都是实常数;m,n是正整数。
按代数定理可将f(s)展开为部分分式。
分以下两种情况讨论。
①a(s)0无重根这时,f(s)可以进行为n个直观的部分分式之和的形式。
cicncc1c2f(s)i(f-1)s s1s s2s sis sni1s si式中,s1,s2,,sn就是特征方程a(s)=0的木。
ci为未定常数,称作f(s)在si处的留数,可以按下式排序:或ci lim(s si)f(s)(f-2)a(s)s s式中,a(s)为a(s)对s的一阶导数。
根据拉氏变换的性质,从式(f-1)可求得原函数n nci stf(t)l f(s)l=(f-4)ce ii1s si i1a(s)0有重根设a(s)0存有r重根s1,f(s)展毛为(s s1)(s sr1)(s sn)cicncrcr1c1cr1rr1(s s1)(s s1)(s s1)s sr1s sis sn式中,s1为f(s)的r重根,sr1,…,sn为f(s)的n-r个单根;其中,cr1,…,cn仍按式(f-2)或(f-3)排序,cr,cr1,…,c1则按下式排序:cr lim(s s1)rf(s)cr1lim[(s s1)rf(s)]dslim(j)(s s1)rf(s)(f-5)j!s s1ds1d(r1)c1lim(r1)(s s1)rf(s)(r1)!s s1ds原函数f(t)为f(t)lcrcicn cr1c1cr1l1rr1(s s1)s sr1s sis sn(s s1)(s s1)crtr1cr1tr2c s1(r1)!r2)!2t c1 e i ciest(r1。
拉普拉斯变换及反变换1. 表 A-1 拉氏变换的基本性质1齐次性线性定理叠加性2微分定一般形式理L[af ( t)] aF (s)L[ f1 (t ) f 2 ( t )] F1 ( s) F2 ( s) L[ df (t ) ] sF (s) f (0)dtL[d 2 f (t) 2f()dt 2 ] s F (s) sf (0) 0n nd f (t ) n n k ( k 1 )L dt n s F (s) k 1 s f (0) f ( k 1) (t ) d k 1 f (t )dt k 1初始条件为 0 时一般形式3积分定理初始条件为 0 时4延迟定理(或称 t 域平移定理)5衰减定理(或称 s 域平移定理)6终值定理7初值定理8卷积定理L[d n f (t) ndt n ] s F (s)L[ f (t)dt]F (s) [ f (t)dt] t 0s sL[ f (t)(dt)2 ] F (s)[ f (t )dt]t 0[ f (t)( dt) 2 ] t 0s2 ss2共 n个n共 n个nF (s) 1 nL[ f (t )(dt) ] 1 [ f (t)( dt) ] t 0nk 1 sn ks共 n个F (s)L[ f (t )( dt) n ]s nL[ f (t T )] e Ts F ( s)L[ f ( t)e at ] F (s a)lim f (t ) lim sF (s)t s0lim f (t ) lim sF ( s)t 0 st 1 ( ) 2 ( ) ] [ t 1 ( ) 2 ( ) ] 1() 2()[ f d L f f t dL f t t F s F s0 012.表 A-2 常用函数的拉氏变换和z 变换表拉氏变换E(s)111 e Ts1s12s13s1s n 11s a1( s a) 2as( s a)b a( s a)(s b)s2 2ss2 2( s a) 2 2s a( s a)2 21s (1 / T ) ln a 时间函数 e(t)δ(t)T (t )(t nT )n01(t )tt 22ntn!e atte at1 e ate at e btsin tcos te at sin te at cos ta t / T23.用查表法进行拉氏反变换用查表法进行拉氏反变换的关键在于将变换式进行部分分式展开,然后逐项查表进行反变换。
时域信号弧频率表示的傅里叶变换注释1 线性2 时域平移3 频域平移, 变换2的频域对应4 如果值较大,则会收缩到原点附近,而会扩散并变得扁平. 当 | a | 趋向无穷时,成为 Delta函数。
5 傅里叶变换的二元性性质。
通过交换时域变量和频域变量得到.6 傅里叶变换的微分性质7 变换6的频域对应8表示和的卷积—这就是卷积定理9 矩形脉冲和归一化的sinc函数10 变换10的频域对应。
矩形函数是理想的低通滤波器,sinc函数是这类滤波器对反因果冲击的响应。
11 tri是三角形函数12 变换12的频域对应13 高斯函数 exp( −αt2) 的傅里叶变换是他本身. 只有当Re(α) > 0时,这是可积的。
141516 a>018 δ(ω) 代表狄拉克δ函数分布. 这个变换展示了狄拉克δ函数的重要性:该函数是常函数的傅立叶变换19 变换23的频域对应20 由变换3和24得到.21 由变换1和25得到,应用了欧拉公式: cos(at) = (e iat + e−iat) / 2.22 由变换1和25得到23 这里, n是一个自然数. δ(n)(ω) 是狄拉克δ函数分布的n阶微分。
这个变换是根据变换7和24得到的。
将此变换与1结合使用,我们可以变换所有多项式。
24 此处sgn(ω)为符号函数;注意此变换与变换7和24是一致的.25 变换29的推广.26 变换29的频域对应.17 变换本身就是一个公式27 此处u(t)是单位阶跃函数; 此变换根据变换1和31得到.28 u(t)是单位阶跃函数,且a > 0.34 狄拉克梳状函数——有助于解释或理解从连续到离散时间的转变.附录A 拉普拉斯变换及反变换1.拉氏变换的基本性质附表A-1 拉氏变换的基本性质1()1()([n n k F s f t dt s s-+=+∑⎰个[f L 2.常用函数的拉氏变换和z 变换表3. 用查表法进行拉氏反变换用查表法进行拉氏反变换的关键在于将变换式进行部分分式展开,然后逐项查表进行反变换。
拉氏变换公式表 -回复
拉普拉斯变换是一种数学工具,用于将一个函数从时间域转换到复频率域。
它在信号处理、控制系统和电路分析等领域有广泛应用。
以下是一些常见的拉普拉斯变换公式:
1. 单位阶跃函数:L{u(t)} = 1/s
2. 单位脉冲函数:L{δ(t)} = 1
3. 指数函数:L{e^(-at)} = 1/(s+a),其中a为正实数
4. 正弦函数:L{sin(ωt)} = ω/(s^2 + ω^2)
5. 余弦函数:L{cos(ωt)} = s/(s^2 + ω^2)
6. 幂函数:L{t^n} = n!/(s^(n+1)),其中n为非负整数
7. 指数函数乘以多项式:L{te^(-at)} = 1/(s+a)^2,其中a为正实数
8. 指数函数乘以三角函数:L{e^(-at)sin(ωt)} = ω/((s+a)^2 +
ω^2)
这只是一些常见的例子,拉普拉斯变换还有很多其他的公式和性质。
使用这些公式,可以将一个函数从时间域转换到复频率域,从而更容易进行分析和处理。
最全拉氏变换计算公式1233. 用查表法进行拉氏反变换用查表法进行拉氏反变换的关键在于将变换式进行部分分式展开,然后逐项查表进行反变换.设)(s F 是s 的有理真分式1110111)()()(a s a s a s a b s b s b s b s A s B s F n n n n m m m m ++++++++==---- (m n >) 式中系数n n a a a a ,,...,,110-,m m b b b b ,,,110- 都是实常数;n m ,是正整数.按代数定理可将)(s F 展开为部分分式。
分以下两种情况讨论。
① 0)(=s A 无重根这时,F(s)可展开为n 个简单的部分分式之和的形式。
∑=-=-++-++-+-=ni ii n n i i s s c s s c s s c s s c s s c s F 12211)(式中,n s s s ,,,21 是特征方程A (s)=0的根.i c 为待定常数,称为F(s )在i s 处的留数,可按下式计算: )()(lim s F s s c i s s i i-=→或iss i s A s B c ='=)()(式中,)(s A '为)(s A 对s 的一阶导数。
根据拉氏变换的性质,从式(F-1)可求得原函数[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==∑=--n i i i s s c L s F L t f 111)()(=ts n i i ie c -=∑1②0)(=s A 有重根设0)(=s A 有r 重根1s ,F (s)可写为())()()()(11n r rs s s s s s s B s F ---=+ =nn i i r r r r r r s s c s s c s s c s s c s s c s s c -++-++-+-++-+-++-- 11111111)()()( 式中,1s 为F(s)的r 重根,1+r s ,…, n s 为F(s )的n-r 个单根;其中,1+r c ,…, n c 仍按式(F-2)或(F-3)计算,r c ,1-r c ,…, 1c 则按下式计算:)()(lim 11s F s s c r s s r -=→)]()([lim111s F s s dsdc r s s r -=→-4)()(lim !11)()(1s F s s dsd j c r j j s s jr -=→- (F-5))()(lim )!1(11)1()1(11s F s s dsd r c r r r s s --=--→原函数)(t f 为 [])()(1s F L t f -=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-++-+-++-+-=++---n n i i r r r r r r s s c s s c s s c s s c s s c s s c L 111111111)()()( t s nr i i t s r r r r ie c e c t c t r c t r c ∑+=---+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++-+-=1122111)!2()!1( (F —6)。
最全拉氏变换计算公式1233. 用查表法进行拉氏反变换用查表法进行拉氏反变换的关键在于将变换式进行部分分式展开,然后逐项查表进行反变换。
设)(s F 是s 的有理真分式1110111)()()(a s a s a s a b s b s b s b s A s B s F n n n n m m m m ++++++++==----ΛΛ (m n >) 式中系数n n a a a a ,,...,,110-,m m b b b b ,,,110-Λ都是实常数;n m ,是正整数。
按代数定理可将)(s F 展开为部分分式。
分以下两种情况讨论。
① 0)(=s A 无重根这时,F(s)可展开为n 个简单的部分分式之和的形式。
∑=-=-++-++-+-=ni ii n n i i s s c s s c s s c s s c s s c s F 12211)(ΛΛ式中,n s s s ,,,21Λ是特征方程A(s)=0的根。
i c 为待定常数,称为F(s)在i s 处的留数,可按下式计算:)()(lim s F s s c i s s i i-=→或iss i s A s B c ='=)()(式中,)(s A '为)(s A 对s 的一阶导数。
根据拉氏变换的性质,从式(F-1)可求得原函数[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==∑=--n i i i s s c L s F L t f 111)()(=ts n i i ie c -=∑1②0)(=s A 有重根设0)(=s A 有r 重根1s ,F(s)可写为())()()()(11n r rs s s s s s s B s F ---=+Λ =nn i i r r r r r r s s c s s c s s c s s c s s c s s c -++-++-+-++-+-++--ΛΛΛ11111111)()()( 式中,1s 为F(s)的r 重根,1+r s ,…, n s 为F(s)的n-r 个单根;4其中,1+r c ,…, n c 仍按式(F-2)或(F-3)计算,r c ,1-r c ,…, 1c 则按下式计算:)()(lim 11s F s s c r s s r -=→)]()([lim111s F s s dsdc r s s r -=→- M)()(lim !11)()(1s F s s dsd j c r j j s s jr -=→- (F-5) M)()(lim )!1(11)1()1(11s F s s dsd r c r r r s s --=--→原函数)(t f 为 [])()(1s F Lt f -=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-++-+-++-+-=++---n n i i r r r r r r s s c s s c s s c s s c s s c s s c L ΛΛΛ111111111)()()( t s nr i i t s r r r r ie c e c t c t r c t r c ∑+=---+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++-+-=1122111)!2()!1(Λ (F-6)。
常用的拉氏变换表包括以下几个函数:
1.单位阶跃函数:F(s) = 1/s。
2.单位脉冲函数:F(s) = 1。
3.常数K:F(s) = K/s。
4.单位斜坡函数:F(s) = 1/s^2。
5.指数函数:F(s) = 1/(s-a)。
6.正弦函数和余弦函数:F(s) = a/(s^2+a^2)(正弦函数),F(s) = s/(s^2+a^2)(余弦函数)。
7.双曲正弦和双曲余弦函数:F(s) = a/(s^2-a^2)(双曲正弦函数),F(s) = s/(s^2-a^2)(双曲
余弦函数)。
拉氏变换是一种将时域函数转换为复平面上的函数的工具,常用于电路分析、控制系统等领域。
通过拉氏变换,可以将微分方程转换为代数方程,从而简化问题的求解过程。
在拉氏变换表中,列出了常见的时域函数及其对应的拉氏变换,方便查阅和使用。
请注意,以上列举的拉氏变换表仅供参考,具体的拉氏变换公式可能因不同的定义和约定而有所差异。
在实际使用时,应根据具体的文献或教材来确定准确的拉氏变换公式。