1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Biến đổi laplace ngược (TOÁN kỹ THUẬT SLIDE)

47 116 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Bộ mơn Tốn Ứng dụng Hàm phức biến đổi Laplace Chương 2: Biến đổi Laplace ngược Nội dung 0.1 – Biến đổi Laplace ngược 0.2 – Tính chất biến đổi Laplace ngược 0.1 Định nghĩa biến đổi Laplace ngược - Xét phương trình vi phân cấp hai y ''  y  t ; y (0)  0; y ' (0)  Áp dụng biến đổi Laplace phương trình ta L {y '' - y} L {-t} sử dụng tính chất phép biến đổi Laplace xuôi � L {y ''}- L {y} L {-t} � s Y (s)  1Y (s)   s 1 � Y (s)  � L {y (t )}  L {} t s s Vậy nghiệm phương trình vi phân y (t )  t 0.1 Định nghĩa biến đổi Laplace ngược - Định nghĩa biến đổi Laplace ngược Biến đổi Laplace ngược hàm F (s) hàm f (t ) liên tục [0,+�) thỏa L{f (t )}  F ( s ) Ký hiệu phép biến đổi Laplace ngược f (t )  L1{F } � L{f (t )}  �f (t )e  st dt F ( s ) L1{F ( s )}  f (t ) 0.1 Định nghĩa phép biến đổi Laplace ngược Ví dụ Tìm biến đổi Laplace ngược hàm F ( s)  s Giải Dựa vào biến đổi Laplace xuôi ta thấy 2! f (t )  t � L {f (t )} s Vậy biến đổi Laplace ngược hàm cho L 1{F (s)} t 0.1 Định nghĩa phép biến đổi Laplace ngược Ví dụ Tìm biến đổi Laplace ngược hàm F (s)  ( s  5)3 Giải 2! f (t )  t � L {f (t )} s Sử dụng tính chất dời theo s, ta có 2! 5t L {e f (t )} (s  5)3 Vậy biến đổi Laplace ngược hàm cho L 1{F (s)} e5tt 0.1 Định nghĩa phép biến đổi Laplace ngược Ví dụ Tìm biến đổi Laplace ngược hàm F (s)  s 9 Giải Dựa vào biến đổi Laplace xuôi ta thấy f (t )  sin3t � L {f (t )} s 9 Vậy biến đổi Laplace ngược hàm cho L 1{F (s)} sin3t 0.1 Định nghĩa phép biến đổi Laplace ngược Ví dụ Tìm biến đổi Laplace ngược hàm s 1 F ( s)  s  2s  Giải s 1 s 1  s  2s  (s  1)2  Vậy biến đổi Laplace ngược hàm cho L 1{F (s)} etcos2t 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược - Tính tuyến tính Giả sử biến đổi Laplace ngược L 1{F1(s)}; L 1{F2(s)} tồn liên tục c số Khi [0,+ �) L 1{F1(s)  F2(s)}=L 1{F1(s)}+L 1{F2(s)} L -1{cF1(s)} cL -1{F1(s)} 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược Ví dụ Tìm biến đổi Laplace ngược hàm 6s F ( s)    s  s  s  8s  10 Giải s 1 1 L {F ( s )}  L { }  6L { } L { } s6 s 9 s  4s  -2t 1 6t L {F (s)} 5e  6cos3t  e sint 1 1 10 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược - Chú ý: Tích thường L {ff( ) � g (t )} � L {ff( )} L {ff( )} F (s) G (s) L 1{F (s) �� G (s)}  L 1{F (s)} L 1{G (s)}=f (t ) g(t ) Tích chập Giả sử L 1{F (s)} f (t ); L 1{G (s)} g(t ) 1 t f (x )g(t  x )dx  f (t )  g(t ) Khi L {F (s)G (s)} � f (t )  g(t ) gọi tích chập hai hàm f(t) g(t) 33 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược Ví dụ Tìm biến đổi Laplace ngược hàm F (s)  2 s ( s  1) Giải 1 -1 -1 � L{ 2 }  L { }  L { } s s 1 s 1 s t t t 0 � sin x.(t  x)dx  � t sin xdx  � x sin xdx  t  sint giải cách tính bình thường 34 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược - 10 Khai triển Heaviside P (x ) Dùng để tìm khai triển Laplace ngược phân số hữu tỷ Q (x ) a) Trường hợp Q(x) có nghiệm thực đơn P (ak ) tak L � e � � ' Q (s) k 1Q (ak ) � P (s)� 1 � n ak, k = 1, 2, …, n nghiệm thực đơn Chứng minh 35 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược Ví dụ Tìm biến đổi Laplace ngược hàm s  11 F (s)  ( s  2)( s  3) Giải P (s)  2s  11; Q (s)  (s  2)(s  3)  s2  s  a1  2, a2  3; Q '(s)  2s  P (a2) 5 P (a1) 15   1 A1  '   3; A2  ' Q (a2) Q (a1) 5 � L 1{F (s)}=A1eat1 +A 2ea2t  3e2t  e3t 36 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược Ví dụ Tìm biến đổi Laplace ngược hàm 19s  37 F (s)  ( s  2)( s  1)( s  3) Giải P (s)  19s  37; Q (s)  (s  2)(s  1)(s  3) a1  2, a2  1,a3  3; Q '(s)  3s2  4s  P (a2) 18 P (a1) 75   3; A3  2 A1  '   5; A2  ' Q (a2) 6 Q (a1) 15 � L 1{F (s)}=A1eat1 +A 2ea2t  A 3ea3t  5e2t  3et  2e3t 37 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược - b) Trường hợp Q(x) có nghiệm thực bội Giả sử Q(s) có nghiệm thực a bội m Khi số hạng L 1 tương ứng với thừa số (s  a)m m1 m2 � � A t A t A t at m1 e �     Am � (m  1)! (m  2)! (m  (m  1))! � � d k 1 m � � Ak  lim ( s  a ) F ( s ) � s�a (k  1)!dsk 1 � Chứng minh 38 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược Ví dụ Tìm biến đổi Laplace ngược hàm 11s3  47 s  56 s  F (s)  ( s  2)3 ( s  2) P (s)  11s3  47s2  56s  4; Q (s)  (s  2)3(s  2) a1,2,3  2, a4  2; Q '(s)  3(s  2)2(s  2)  (s  2)3 P (a4) 384 B '   6; Q (a4) 64 39 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược d11 P (2) � � A1  lim (s  a) F (s)� lim 4  � s�2 (1 1)!ds s�2 s  ' d 21 P (2)� � � A2  lim (s  a) F (s)�  lim� �  � � s�2 (2  1)!ds s�2 � s  2� '' d 31 P (2)� � � � A3  lim (s  a) F (s)� lim� �  � s�2 (3 1)!ds 2!s�2 � s  2� � � 2t A2t t 1 2t � L {F (s)}=e �   A3� 6e �2! 1! � 40 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược - c) Trường hợp Q(x) có cặp nghiệm phức liên hợp Giả sử Q(s) có cặp nghiệm phức liên hợp a �bi , tức Q(s) có chứa thừa số (s + a)2 + b2 Khi số hạng L-1 tương ứng với thừa số (s + a)2 + b2 eat (i cosbt +r sinbt ) b r ,i phần thực phần ảo số phức  (a  bi ) với  (s)  ((s  a)2  b2)F (s) Chứng minh 41 0.2 Tính chất biến đổi Laplace ngược Ví dụ Tìm biến đổi Laplace ngược hàm 2s  F (s)  ( s  2)( s  s  5) 2s   (s)  (s  2s  5)F (s)  ; s2 a  bi  (s  1)2  22 � a  1,b  2 11 10 11 10  (a  bi )   (1 2i )   i � r  ,i   13 13 13 13 Khi số hạng L-1 tương ứng với thừa số (s + 1)2 + 22 et �10 11 � � cos2t  sin2t � �13 13 � 42 Bài tập - Bài tập Tìm biến đổi Laplace ngược hàm 1 s 3 3s -12 s2  3s  14 s  4s  8s  20 s  12s  32 e 2 s s2 sinh 3t f (t )  f (t )  3cos 2t  6sin 2t f (t )  e2t (3cos 2t  4sin 2t ) f (t )  e6t (8cosh 2t  34sinh 2t ) f (t )  (t  2)u (t  2) 43 Bài tập - Bài tập Tìm biến đổi Laplace ngược hàm 8e 3s s 4 s ( s  4)2 s ( s  1)2 s2 f (t )  4sin 2(t  3) � u (t  3) t f (t )  sinh 2t f (t )  s ( s  3) f (t )  2s  10 s s 10 f (t )  44 Bài tập - Bài tập Tìm biến đổi Laplace ngược hàm s 1 6s  s  s  2s  ( s  1) ( s  1) s3  16s  24 s  20 s  64 e  s  e 2 s s ( s  1) 45 Bài tập - Bài tập Tìm biến đổi Laplace ngược hàm s2 (s2  4)2 (t� ch cha� p) s2  s ( s  1) s2  ln s 1 arctan s 46 Bài tập - Bài tập Tìm biến đổi Laplace ngược hàm s 1 (s2  2s  2)(s  3) ( s  1)3  e  s ( s  1)(1  e  s ) s3 ( s  1) 47 ... biến đổi Laplace ngược hàm F ( s)  s Giải Dựa vào biến đổi Laplace xuôi ta thấy 2! f (t )  t � L {f (t )} s Vậy biến đổi Laplace ngược hàm cho L 1{F (s)} t 0.1 Định nghĩa phép biến đổi Laplace. .. Vậy biến đổi Laplace ngược hàm cho L 1{F (s)} e5tt 0.1 Định nghĩa phép biến đổi Laplace ngược Ví dụ Tìm biến đổi Laplace ngược hàm F (s)  s 9 Giải Dựa vào biến. .. 0.1 – Biến đổi Laplace ngược 0.2 – Tính chất biến đổi Laplace ngược 0.1 Định nghĩa biến đổi Laplace ngược

Ngày đăng: 29/03/2021, 18:43

Xem thêm:

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

Mục lục

    Bộ môn Toán Ứng dụng -------------------------------------------------------------------------------------

    0.1 Định nghĩa biến đổi Laplace ngược -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    0.1 Định nghĩa phép biến đổi Laplace ngược -----------------------------------------------------------------

    0.1 Định nghĩa phép biến đổi Laplace ngược -----------------------------------------------------------------

    0.2 Tính chất của biến đổi Laplace ngược -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    0.2 Tính chất của biến đổi Laplace ngược -----------------------------------------------------------------

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN