BO GIAO DUC VA DAO TAO
TRUONG DAI HOC SU PHAM HA NOI 2
TRẦN THỊ PHƯƠNG
MỘT SỐ MỐI LIÊN QUAN GIỮA
BIÊN ĐỐI LAPLACE VỚI HÀM GAMMA
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Toán Giải tích
Người hướng din khoa hoc TS NGUYEN VAN HAO
Hà Nội - 2013
Trang 2LOI CAM ON
Nhân dịp luận văn được hoàn thành tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Văn Hào đã tận tình hướng dẫn tác giả trong quá trình thực hiện luận văn này
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, các thầy cơ trong khoa Tốn Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 đã động viên giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả có điều kiện tốt nhất trong suốt quá trình học tập, thực hiện đề tài và nghiên cứu khoa học
Do thời gian và kiến thức có hạn nên luận văn không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót nhất định Tác giả xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy giáo, cô giáo và các bạn học viên để luận văn hoàn thành như hiện nay
Hà Nội, tháng 05 năm 2013 Tác giả
Trang 3LOI CAM DOAN
Tôi xin cam đoan dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Văn Hào khóa luận tốt nghiệp “Một số mối liên quan giữa biến đổi Laplace với hàm Gamma” được hoàn thành bởi sự nhận thức của chính bản thân tác giả và không trùng với bất kỳ khóa luận nào khác
Trong quá trình làm khóa luận tôi đã kế thừa những thành tựu của các nhà khoa học với sự tôn trọng và biết ơn
Hà Nội, tháng 05 năm 2013
Tác giả
Trang 4Mục lục Mở đầu| - SH ng 1 Chương 1.|Kiến thức chuẩn bị|L - 3 1.1.|Số phức và mặt phẳng phức| 3 1.2.|Hàm chỉnh hình| 5 1.3.|Lý thuyết tích phân phức| 8 Chương 2.|Biến đổi Laplacel - 11 2.1.|Định nghĩa và ví dụ| - 11
2.2./Tinh chat cơ bản của biến đổi Laplacel 18
Trang 5Chương 3.|Một số mắi liên quan giữa biến đổi Laplace véi ham Gamma 30 3.1.|Khái niệm về hàm Gamma và một số tính chất cơ bản| 30 3.2.|Một số mối liên quan giữa biến đổi Laplace với hàm Gammal_ 35
3.2.1.|Biến đổi Laplace của một số hàm nhận được qua hàm Gamma| 35
Trang 6MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài Biến đổi Laplace là một biến đổi tích phân và cùng với biến đổi Fourier là hai biến đổi rất hữu ích và thường được sử dụng trong việc giải các bài toán trong lĩnh vực vật lý Qua biến đổi Laplace, các phép toán giải tích phức tạp như đạo hàm, tích phân được đơn giản hóa thành các phép toán đại số (giống như cách mà hàm logarit chuyển một phép toán nhân các số thành phép cộng các logarit của chúng)
Ham Gamma là một hàm có nhiều tính chất đắc biệt đem lại nhiều ứng dụng trong các nghành khoa học khác nhau Qua tiếp cận với lý thuyết biến đổi Laplace và hàm Gamma, được sự định hướng của người hướng dẫn tôi đã chọn đề tài “Một số mối liên quan giữa biến đổi Laplace với hàm Gamma” để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Khóa luận được cấu trúc thành 3 chương
Chương 1 Chúng tôi trình bày một số kiến thức căn bản nhất về lý thuyết hàm biến phức, cần thiết cho mục đích nghiên cứu về biến đổi Laplace và nghiên cứu mối quan hệ của phép biến đổi này với hàm Gamma
Chương 2 Trong chương này, chúng tôi trình bày một cách hệ thống về khái niệm biến đổi Laplace, các tính chất cơ bản của phép biến đổi này cùng một số phép toán giải tích liên quan đến biến đổi này
Trang 72 Mục đích, đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu Luận văn nghiên cứu về mối liên quan giữa biến đổi Laplace với hàm Gamma
3 Phương pháp nghiên cứu Đọc sách, nghiên cứu tài liệu
Tổng hợp kiến thức, vận dụng cho mục đích nghiên cứu
4 Dự kiến đóng góp của đề tài Trình bày một cách hệ thống về phép
Trang 8Chuong 1
Kiến thức chuẩn bị
1.1 Số phức và mặt phẳng phức
Số phức là số có dạng z = x+ iy; với x,y € R và ¡ là đơn vị ảo ma? = —1 Ta gọi x là phần thực và y là phần ảo, được ký hiệu lần lượt bởi
x = Rez,y = Imz
Tập hợp các số phức được ký hiệu bởi C Tập hợp các số phức C được đồng nhất với mặt phẳng IR? bởi phép tương ứng
CHR
z=xtiy (x,y)
Trang 9Zi +22 = (Xi +32) ti +2) và Z1-22 = (x1 +11) (x2 + iy2) = (x1x2 —yiy2) +i (xiy2 +4291) - Với mỗi số phức z = x + iy, ta xác định modul của số phức z là số được xác định bởi l= VP ey,
Số phức liên hợp của số phức z = x+ iy được ký hiệu là š = x— iy Khong
khó khăn ta kiểm tra được z+z £—ã Rez = ,imz = 2 2i va _ 1 Z |z| =2.2,- = >; voiz 40 ZZ
S6 phiic khac 0 dude biéu dién dudi dang cuc z= re v6ir>0vae eR được gọi là argument của số phức z (argument của số phức z được xác định một cách duy nhất với sự sai khác một bội nguyên của 2Z) và
e'® = cos8 + isin9
Bởi vì |e'#| = 1 nên r = |z| và Ø là góc hợp bởi chiều dương của truc Ox va nửa đường thẳng xuất phát từ gốc tọa độ đi qua điểm z Cuối cùng ta lưu ý rang néu z= re’ va w = s.e'9 thi
Trang 101.2 Ham chinh hinh
Định nghĩa 1.2.1 Cho hàm ƒ(z) xác định trên miễn D Cho z một số gia Az sao cho z+ Az € D Néu tén tại giới hạn - im Œ† A2) - ƒ) f(z) Az0 Az , thì giới hạn đó được gọi là đạo hàm phức của hàm f(z) tại điểm z và ký hiệu ` say _ df(z) ` là ƒ“(z) hoặc Như vậy Z : z+Az)— f(z flo) = im LE+SI= SO), Az+0 Az Ham ƒ(z) có đạo hàm phức tại điểm z cũng được gọi là khả vi phức hay C- khả vi tại z Ví dụ 1.2.1 Hiển nhiên z' = 1 va theo quy nạp ta có ngay (z")“ = n.z"~! Từ đó, nếu ƒ(£) = aoz" +aiz"~Í + +an— 15+ ấn thì
#2) = m.ao.c"~! + (n= 1).ai." ”+ +an—1
Định nghĩa 1.2.2 Hàm ƒ(z) được gọi là chỉnh hình tai zo € Ð nếu tôn t ai s6 r > 0 sao cho f(z) là C- khả vi tại mọi z € Š(zo,r) Nếu hàm f(z) chỉnh hinh tai moi z € D thì nó được gọi là chỉnh hình trên 7D
1 z
Trang 112 ¿ 1 điểm gốc và ƒ = = Thật vậy ta có Ƒ) = im (G†®)=ƒfG) _ pm z+h hye h hoo z i 1 1 = lim (-———~ } =-—— hoo \ z.(z+h) 2 Ví dụ 1.2.3 Hàm š không chỉnh hình Thật vậy ta thấy ƒ(s+h)— ƒ(s) _z+h—š_ h a NI =| a
Ta thấy ngay, khi — 0 trên trục thực thì tỷ số trên có giới hạn bằng 1, còn khi h — 0 trên trục ảo thì tỷ số trên có giới hạn bằng — 1 Vậy, khi h —> 0
giới hạn trên không tổn tại
Trang 12f (Zo + Az) — f (Zo)
ð(zo, Az) = Az — S(zo)
Trang 13cœ » on (Zo, Az) n=N |ỗ(<o,Az)| < N-1 » On (Zo, Az) + n=0 <ŠŸ+Ý=e 2°27 Nhận xét 1.2.1 Bằng phép biến đổi t = z— 0,20 #0 chudi Y a„.(z— zo)” n>0 được quy về chuỗi ` a„.f” nên ta có định lý sau n>0 Định lý 1.2.2 Tổng của chuỗi lấy thừa Ð an.(z— z0)” là hàm chỉnh hình n>0 trong hình tròn hội tụ |z — zo| < R của chuỗi đó và đạo hàm ƒ'(s) được tìm theo công thức f'(2) = Ð an.n.(z—z0)" | n>1 1.3 Lý thuyết tích phân phức
Định nghĩa 1.3.1 Cho hàm ƒ(z) xác định trên đường tròn trơn từng khúc 7
Chia ÿ thành ø phần nhỏ bởi các điểm chia Tịo.Ti ,?]„ (7Ịo là điểm đầu và
Tị„, là điểm cuối của đường cong) Chọn tùy ý điểm rÿ và lập tổng
n—]
Sn = Ls 10) (M41 - TỊ,) (1.1)
Trang 14n—] n—]
= Ð Ir(n?)-Aw — v(n).Ay]+i [a(n;)-Aw +v(n7).Ax] 3) v=0 v=0
Trong d6 7* = (x*,y*) Phan thuc va phan 4o cia là tổng của hai tích phân đường loại hai
Trang 155 Nếu z = 0(7J) là hàm giải tích ánh xạ 1-1 đường cong 7 lên đường cong Y= @(T) thì Dac biét, néu z = z(t),t € [a,b| là phương trình của đường cong y = (7) thi b J f(s)dz = f f(e(t)).2"(¢).dt 7 a Nếu tơn tại 1 hàm chỉnh hình g trong mién D chita ÿ sao cho # (z) = ƒ(2).Vz € y thì ø được gọi là một nguyên hàm của hàm ƒ Giả sử z = z(?),f € [a,b] là phương trình của 7 thì ta có b | teoae= f e'@az= | #))Z)«n Y ‘ a = | dig(<(0))] = (cl) — g(c(a)) Vay
| T24: = s(B) — g(A);B = z(b),A = sa) (1.4)
Từ công thức ta thấy ø là hàm đơn trị và là đường cong đóng thì
I f(z).dz = g(B) — gÍA)
Trang 16Chuong 2
Biến đổi Laplace
2.1 Dinh nghia va vi du
Định nghĩa 2.1.1 Giả sử ƒ là hàm biến thục hoặc phức của biến 7 > 0 và s
là tham số thực hoặc phức Biến đổi Laplace của hàm ƒ được xác định và ký
hiệu bởi
F(s)= ®(ƒ0)) = ƒe-"f0)är 0
= lim | e~™ f(t)dt T00 (2.1)
0
Trang 17Ký hiệu £(f) duoc sit dung cho bién déi Laplace cia hàm ƒ, và tích phân trên là tích phân Riemann thông thường với cận vô tận Hàm Ƒ(s) được gọi là hàm ảnh của biến đổi Laplace Phép biến đổi Laplace được gọi là thực hay phức nếu biến số s của hàm ảnh Ƒ(s) là thực hay phức
Tham số s thuộc một miền nào đó trên đường thẳng thực hoặc trong mặt phẳng phức Chúng ta sẽ chọn s thích hợp sao cho tích phân hội tụ Trong toán học cũng như trong kỹ thuật, miền của biến s đóng một vai trò hết sức quan trọng Tuy nhiên, trong một trường hợp đặc biệt, khi các phương trình vi phân giải được, miền của tham số s thường không cần xét đến Khi biến s là phức ta thường sử dụng ký hiệu s = x+ iy Ký hiệu £ là biến đổi Laplace, nó tác động lên hàm f = f(t) va sinh ra mét ham mdi theo bién s 1a ham F(s) = £(f(t)) Ví dụ 2.1.1 Nếu ƒ(?) = 1 với mọi £ > 0, thì T —st 1 = jim (£— +4 - (2.2) 0 T+0 \ —5 § Trường hợp s là số thực dương thì ta nhận được ngay eNO) = / edt = lim (< t+0\ —s 0 e(1)=4,5>0 s (2.3) Nếu s < 0 thì tích phân sẽ phân kỳ và dĩ nhiên không có lời giải của biến đổi Laplace
Nếu s là biến phức với Re(s) > 0 thì bằng tính toán tương tự ta cũng có
#8(1)= =: Thật vậy, để có thể kiểm tra tính toán trên đây, ta cần đến công thức Euler
® — cos@ +isin@,@ ER (2.4)
e
Trang 18Dĩ nhiên, ta có |e! = 1 Chúng ta cần chứng tỏ (có thể bỏ qua đi dấu trừ cũng như những cận lấy tích phân để đơn giản hóa sự tính toán)
St
J dt, s (2.5)
với số phức tùy ý s = x+ iy khác 0 Để thấy điều này, theo công thức Euler chúng ta có nhận xét rằng
fetdt = feOt"dt = fe cosytdt +if e“ sìn yrdt Tích phân từng phần đối với hai tích phân trên ta được
xt
J edt = =— [(xcosyt + ysinyt) + i(xsinyt — ycosyr)]
x+y
Ta biểu diễn về phải của {2.5} như sau
et et)" (cosyt + isinyt) (x — iy)
s xtiy x? + y?
et
“mày [(xcosyt + ysinyt) +i(xsinyt —ycosyr)] x+y
Như vay đẳng thức được chứng minh Thêm nữa, chúng ta cũng thu được đẳng thức với tham số phức s nếu lấyRe(s) = x > 0 Bởi vì
lim |e~**| = lim e** |e~®*| = lim e*7 = 0
7->œ T->yœ T-yœ
Trang 19Sử dụng tính chất tuyến tính của phép biến đổi Laplace £ va cdc tich phan là toán tử tuyến tính, ta suy ra
i@t —iot i@t —i@f
feral”) =*( re ) = L(cos ar) 2 2 Do đó 1 1 1 Ss £ (cos @œr) t)=x ;ÍCn†mm) =——o- sz+@2 (2.6) 2.6 Hoàn toàn tương tự 1 1 1 @
#Ø(sin@f) = — (sin or) (5 ca) — =—=——¬(R + ap Rels) > 9) 0) C7) 2.7 Định nghĩa 2.1.2 Một hàm ƒ được gọi là gián đoạn nhảy (gián đoạn loại một) tại điểm 7o nếu tôn tại và hữu hạn cả hai giới hạn
lim f(t) = flty ), tim f(t) = f(g), tly tty
nhung
flty) A Flty):-
1 2s A `
Ví dụ 2.1.3 Hàm f(t) = :_3 có điểm gián đoạn tại 7 = 3, nhưng không là điểm gián đoạn nhảy tại đó vì lim f(t) = I> Vi du 2.1.4 Ham #2 f0)= | e 2 khir>0 ( 0 khi? <0
có điểm gián đoạn nhảy tại ? = 0 và nó liên tục tại các điểm còn lại
Định nghĩa 2.1.3 Một hàm ƒ được gọi là liên tục từng khúc trên đoạn |0, ) nếu thỏa mãn các điều kiện dưới đây
Trang 20(i) Tén tại giới hạn lim = f(0*);
t0*
() ƒ liên tục trên mọi đoạn (0,b) trừ ra lại một số hữu hạn điểm TI,Ta, , T„ trong (0,b) mà chúng là các điểm gián đoạn nhảy
Từ định lý Weierstrass chúng ta nhận được kết quả hiển nhiên sau đây Mệnh đề 2.1.1 Hàm ƒ liên tục từng khúc trên đoạn [0, 00) thi bi chan trén mỗi đoạn con, nghĩa là tôn tại các hằng sô M; > 0 sao cho
If()| < Mi:
với mỗi ¡ = 1,2, ,n— 1 và với mọi t € [1¡, 1;+1]
Định nghĩa 2.1.4 Một hàm ƒ có bậc mũ ơ nếu tồn tại hằng số M > 0 và một
số œ sao cho
[f(t)| < Me; vdi mot s6 t > to
Rõ rang hàm mũ ƒ(/) = e““ có bậc mũ œ = a, trong khi f(t) = 1" c6 bac mũ
œ với mọi œ > 0 và mọi n € Ñ Các hàm bị chặn sinf,cosứ và tan” Ì; có bậc
mũ 0 trong khi đó e—“ có bậc mũ —I Tuy nhiên, hàm e7 không có bậc mũ Lưu ý rằng nếu > œ thì bậc mũ œ kéo theo bac mii B vi e* < e với mọi t > 0 Bay gid ching ta sẽ chỉ ra một lớp lớn các hàm mà đối với chúng tồn tại biến đổi Laplace
Định lý 2.1.1 Néu ƒ liên tục từng khúc trên đoạn |0,s) và có bậc mũ Œ thì biến đổi Laplace tôn tại và hội tụ tuyệt đối với Re(s) > @
Chứng minh Trước hết ta có
Trang 21Hơn nữa, hàm ƒ liên tục từng khúc trên đoạn [0,/o| do đó bị chặn trên đoạn đó Khi đó tồn tại số dương Mạ sao cho
|f (t)| < Ma; với mọi r € [0,io]
Bởi vì hàm e# có một cực tiểu dương trên đoạn [0,/o], nên ta có thể chọn được một hằng số đương đủ lớn M sao cho
|ƒŒ)| < M.e”“; với mọi > 0 Do đó T T [estat <M fe Mar 0 0 Me- (x-—a)t t -&=Ø) |, M Mẹ-(x=#)t x-@Q +x-ữ Cho 7 —> œ và lưu ý rằng Re(s) = x > Ø ta suy ra Qa i M J\e“rolat <>: (2.8) 0
Do đó, tích phân Laplace hội tụ tuyệt đối với Re(s) > ơ
Trang 22tục và có bậc mũ ta nhận được œ L(t) = le "ái 0 ¬ 0 Bằng quy nạp ta có thể chứng tỏ được công thức mì gñ+1 L(t") = Re(s) > 0 (2.9) với n = 0,l,2,
Chúng ta ký hiệu lớp £ 1a tap hdp các hàm nhận giá trị thực hoặc phức xác
định trên khoảng (0,) mà biến đổi Laplace tổn tại với giá trị nào đó của s Ta cũng thấy rằng khi F(s) = #(ƒŒ)) tồn tại với một giá trị nào đó sọ thì nó cũng sẽ tồn tại với mọi giá trị s mà Re(s) > Re(so) Theo định lý (2.1.1) các hàm liên tục từng khúc trên (0,s) có bậc mũ thuộc lớp © Tuy nhiên có những hàm thuộc lớp # không thỏa mãn một hoặc cả hai điều kiện này Các ví dụ dưới đây cho ta thấy điều đó
Ví dụ 2.1.7 Xét hàm ƒ(/) = 2/e” cos(e'”) Ta thấy hàm này liên tục trên
(0,) nhưng không có bậc mũ Tuy nhiên biến đổi Laplace của nó
®(ƒ0))= [2te` cos (2) dt,
Trang 23tồn tại vì bằng phương pháp tích phân từng phần ta suy ra
°°
L£(f(t)) = e “sin (2) |; ¬ sin (2) dt
0
= —sin(1)+ 5 Lsin (()) ,viRe(s) > 0
Biến đổi Laplace cuối cùng tồn tại bởi định lý (2.1.1) Do đó, chúng ta có
một hàm liên tục không có bậc mũ nhưng vẫn có một biến đổi Laplace
Một ví dụ khác là hàm
f(t)= v (2.10)
Người ta tính được biến đổi Laplace của nó khi xét đến hàm gamma Trong khi hàm đó có bậc mũ œ = 0 (|ƒ()| < I,? > 1) nhưng nó không liên tục
từng khúc trên |0,) vì ƒ() — œ khi z — 0T
2.2 Tính chất cơ bản của biến đổi Laplace
Tính chất tuyến tính
Giả sử ƒ¡ € 8 với Re(S) > œ và ƒ› € © với Re(s) > B Khi d6 c) fi +2 fo € 8 với Re(s) > max{ơ,} và
Lei fi teof2) =a£(fi) +al(f) (2.11) với các hằng số tùy ý c¡ và cs
Chứng minh Tính chất này của biến đổi Laplace được suy ra từ định nghĩa
và tính chất tuyến tính của tích phân
Trang 252.3 Bién déi Laplace ngược
2.3.1 Một số khái niệm
Để có thể áp dụng biến đổi Laplace tới các bài toán Vật lý cũng như việc giải
các phương trình vi phân, chúng ta cần đến phép biến đổi Laplace ngược Nếu £(f(t)) = F(s) thì biến đổi Laplace ngược được xác định bởi
# '(F(s)) =ƒ0),t> 0
Nó ánh xạ biến đổi Laplace F(s) của một hàm trở lại thành hàm ban đầu, hàm ban dau f(t) dude goi là hàm gốc; chẳng hạn @ #1 ( 5) = sin@t,t > 0 s Một vấn đề tựu nhiên xuất hiện 14 c6 thé c6 ham f(r) nào khác sin(@r) ma vẫn thỏa mãn điều trên hay không? Ví dụ 2.3.1 Cho hàm sin wt khit > 0 g(t) = 1 khit=0 Thé thi £(() = ss
Bởi vì sự thay đổi một hàm tại một điểm (thậm chí tại hữu hạn điểm) không làm thay đổi giá trị của tích phân Ví dụ này minh họa rằng 6~! (F(s)) có thể có nhiều hơn một hàm, thậm chí nhiều vô hạn, ít nhất là khi ta xét các hàm không liên tục
Trang 26ham ảnh, nghĩa là tồn tại hàm gốc của nó Đồng thời, ta cũng chỉ ra rằng nếu hàm gốc tôn tại là duy nhất
Định lý 2.3.1 Các hàm xác định liên tục trên |0,) có biến đổi Laplace
ngược hoàn toàn xác định
Kết quả này có nghĩa là nếu chúng ta hạn chế việc đề cập tới các hàm liên tục trên [0,œ), thì biến đổi ngược
là xác định duy nhất Khi đó chúng ta có thể viết @ gi ( cm) =sinat,t> 0 S Biến đổi Laplace ngược cũng có tính chất tuyến tính, tức là £7! (aF(s) + bG(s)) = af (t) + be(t)
véi £7! f(t)) = F(s), 2° +(g(t)) = G(s) Diéu nay duge suy ra từ tính chất tuyến tính của © và đẳng thức được xác định trong miền chung của F va G
2.3.2 Một số phương pháp tìm hàm gốc
(i) Sử dụng kết quả của biến đổi thuận và tính duy nhất của biến đổi
ngược
Từ tính duy nhất của biến đổi ngược, ta suy ra rằng giữa biến đổi thuận và biến đổi ngược có sự tương ứng 1-1 Như thế ta có thể sử dụng các kết quả đã biết của biến đổi thuận để tìm lại hàm gốc
Trang 271 1 1,1
¬ =—— } = xe’ + =e =coshr;r > 0 © (atm) 26 Fe = CosAnrs
Ví dụ 2.3.3 Một hàm quan trọng xuất hiện trong hệ thống mạch điện là hàm bước nhảy đơn vị
Ø J tit>a
Ug (t) =
‘ | Okhit <a
véi moi a > 0, khi a = 0 ta viét ug(t) = u(t) Ta tính toán biến đổi Laplace của nó như sau Như vậy gl (<<) = Ud(t) Ví dụ 2.3.4 Với 0 < ø < b ta xác định hàm Okhit <a 1 1 Map(f) = T—— (Ma(f) = uo(t)) = ba Kia <£<b | 0 khi: >ö, Khi đó eo — ew bs £ (Has) = ab\t)) = ——
(i) Khai triển chuỗi lãy thừa đối với hàm ảnh
Trang 28Khi đó hàm gốc của nó được xác định bởi 2 n at | aot Ant f(t) = £7 (F(s)) =a94 + I! 2! Se TT + n!} al Ví dụ 2.3.5 Tìm hàm gốc của hàm F(s) =s~!.e7s Sử dụng khai triển Taylor của hàm £* ta được 1 1 1 1 am ey +.) 8 s22 nis” ¬ od Eÿ Thể F287 aig Tem Khi đó hàm gốc của nó là 1 —1 1 -— f0=#!| te 3 s 2 3 n t t t =1-t+— (2!) - at t(- I" + (3!) (n!) "xa =1 2 1g FOU + =3 (2v) Hàm 3 (®) là hàm Bessel bậc 0
(ii) Biến đổi Laplace ngược của một phân thức hữu tỷ
Nhiều ứng dụng của phép biến đổi Laplace cần đến việc tìm biến đổi ngược F(s) của các phân thức hữu tỷ có dạng F(s) = aa ở đó bậc của Q(s) 16n hơn bậc của P(s) và hệ số của lũy thừa lớn nhất của Ø(s) bằng 1
Ta viết @(s) = (s— 4)”' (s” + ps + 4)” là tích của các thừa số có dạng
Trang 29
Bis+Cl B;s+Œ› Bạs + Cn
s“+ps+4_ (s2+ps+a) (s2 + ps +4)
Cac hang sé Ax, By, Cy tìm được theo phương pháp hệ số bắt định Do biến đổi Laplace có tính chất tuyến tính nên để đơn giản ta có thể coi các hệ số
Trang 302.4 Tích chập của biến đổi Laplace
2.4.1 Định nghĩa và ví dụ
Trang 31t (fxg)(t) = fet.(t—t).dt = e*|, — (t.e7 —e7) |, =e —t-1 0 Ví dụ 2.4.2 Nếu ƒ(/) = cosf,g() = sing thi t t (f *g)(t) = J cost.sin(t— t).dt= 2ƒ [sin — sin(2£ — £)].d+ 0 0 Am 1 ‘ ; =5: (sm+ seos(2r—0) 5 = /.5Ỉnt
2.4.2 Ảnh của tích chập qua biến đổi Laplace
Trang 35Chương 3
Một sô môi liên quan giữa
Trang 36Ham Gamma khong hoàn chỉnh được viết bởi
T
V(z,T) = [án tán: >0;7>0 (3.2) 0