Laplaceova transformacija

From Wikipedia, the free encyclopedia

Remove ads

Laplasova transformacija (nazvana po Pjer-Simon Laplasu) je integralna transformacija, koja datu kauzalnu funkciju f(t) (original) preslikava iz vremenskog domena (t = vreme) u funkciju F(s) u kompleksnom spektralnom domenu. Laplasova transformacija, iako je dobila ime u njegovu čast, jer je ovu transformaciju koristio u svom radu o teoriji verovatnoće, transformaciju je zapravo otkrio Leonard Ojler, švajcarski matematičar iz osamnaestog veka.

Remove ads

Pojam originala

Funkcija t->f(t) naziva se originalom ako ispunjava sledeće uslove:

1. f je integrabilna na svakom konačnom intervalu t ose
2. za svako t<0, f(t)=0
3. postoje M i s0, tako da je


Remove ads

Definicija Laplasove transformacije

Funkcija F(s) je »slika« ili laplasova transformacija »originala« f(t).

Za slučaj da je dobija se jednostrana Furijeova transformacija:

Remove ads

Osobine

Linearnost

Teorema sličnosti

Ako je , tada je , pri čemu je

Diferenciranje originala

Ako je i , tada je

Diferenciranje slike

Ako je , tada je , odnosno indukcijom se potvrđuje da važi

Integracija originala

Ako je i , tada je

Integracija slike

Ako postoji integral , tada je

Teorema pomeranja

Teorema kašnjenja

Laplasova transformacija konvolucije funkcija

Ova osobina je poznata kao Borelova teorema. Napomena: definicija konvolucije je:

Laplasova transformacija periodičnih funkcija

Ako ima osobinu , tada važi

Dokaz

Odakle sledi:

Remove ads

Tabela najčešće korišćenih Laplasovih transformacija

Jednostrana Laplasova transformacija ima smisla samo za ne-negativne vrednosti , stoga su sve vremenske funkcije u tabeli pomožene sa Hevisajdovom funkcijom.

Više informacija ...
Remove ads

Inverzna Laplasova transformacija

U opšti slučaj, original f(t) date slike F(s) dobija se rešavanjem Bromvičovog integrala:

gde je realni deo bilo kog singulariteta funkcije .

S obzirom da se ovde integrali kompleksna promenljiva, potrebno je koristiti metode kompleksne matematičke analize. Mnogi primeri inverzne Laplasove transformacije navedeni su u tabeli iznad. U praksi, funkcije se transformišu u primere iz tablice, na primer razlaganjem na proste faktore.

Remove ads

Diskretna Laplasova transformacija

Za funkciju celobrojne promenljive njena diskretna Laplasova transformacija se definiše kao:

Konvergencija ovog reda zavisi od .

Sve osobine i teoreme regularne Laplasove transformacije imaju svoje ekvivalente u diskretnoj Laplasovoj transformaciji.

Remove ads

Primena

U matematici Laplasova transformacija se koristi za analiziranje linearnih, vremenski nepromenljivih sistema, kao: električnih kola, harmonijskih oscilatora, optičkih uređaja i mehaničkih sistema. Ima primene u rešavanju diferencijalnih jednačina i teoriji verovatnoće.

Literatura

  • Arendt, Wolfgang; Batty, Charles J.K.; Hieber, Matthias; Neubrander, Frank (2002), Vector-Valued Laplace Transforms and Cauchy Problems, Birkhäuser Basel, ISBN 3-7643-6549-8.
  • Bracewell, Ronald N. (1978), The Fourier Transform and its Applications (2nd izd.), McGraw-Hill Kogakusha, ISBN 0-07-007013-X
  • Bracewell, R. N. (2000), The Fourier Transform and Its Applications (3rd izd.), Boston: McGraw-Hill, ISBN 0-07-116043-4.
  • Davies, Brian (2002), Integral transforms and their applications (Third izd.), New York: Springer, ISBN 0-387-95314-0.
  • Feller, William (1971), An introduction to probability theory and its applications. Vol. II., Second edition, New York: John Wiley & Sons, MR 0270403.
  • Korn, G. A.; Korn, T. M. (1967), Mathematical Handbook for Scientists and Engineers (2nd izd.), McGraw-Hill Companies, ISBN 0-07-035370-0.
  • Polyanin, A. D.; Manzhirov, A. V. (1998), Handbook of Integral Equations, Boca Raton: CRC Press, ISBN 0-8493-2876-4.
  • Schwartz, Laurent (1952), „Transformation de Laplace des distributions” (French), Comm. Sém. Math. Univ. Lund [Medd. Lunds Univ. Mat. Sem.] 1952: 196–206, MR 0052555.
  • Siebert, William McC. (1986), Circuits, Signals, and Systems, Cambridge, Massachusetts: MIT Press, ISBN 0-262-19229-2.
  • Widder, David Vernon (1941), The Laplace Transform, Princeton Mathematical Series, v. 6, Princeton University Press, MR 0005923.
  • Widder, David Vernon (1945), „What is the Laplace transform?”, American Mathematical Monthly (The American Mathematical Monthly) 52 (8): 419–425, DOI:10.2307/2305640, ISSN 0002-9890, JSTOR 2305640, MR 0013447.
  • Williams, J. (1973), Laplace Transforms, Problem Solvers, George Allen & Unwin, ISBN 0-04-512021-8
  • Takacs, J. (1953), „Fourier amplitudok meghatarozasa operatorszamitassal” (Hungarian), Magyar Hiradastechnika IV (7–8): 93–96
  • Deakin, M. A. B. (1981), „The development of the Laplace transform”, Archive for the History of the Exact Sciences 25 (4): 343–390, DOI:10.1007/BF01395660
  • Deakin, M. A. B. (1982), „The development of the Laplace transform”, Archive for the History of the Exact Sciences 26 (4): 351–381, DOI:10.1007/BF00418754
  • Euler, L. (1744), „De constructione aequationum”, Opera omnia, 1st series 22: 150–161.
  • Euler, L. (1753), „Methodus aequationes differentiales”, Opera omnia, 1st series 22: 181–213.
  • Euler, L. (1769), „Institutiones calculi integralis, Volume 2”, Opera omnia, 1st series 12, Chapters 3–5.
  • Grattan-Guinness, I (1997), „Laplace's integral solutions to partial differential equations”, Gillispie, C. C., Pierre Simon Laplace 1749–1827: A Life in Exact Science, Princeton: Princeton University Press, ISBN 0-691-01185-0.
  • Lagrange, J. L. (1773), Mémoire sur l'utilité de la méthode, Œuvres de Lagrange, 2, pp. 171–234.
Remove ads

Vanjske veze

Loading related searches...

Wikiwand - on

Seamless Wikipedia browsing. On steroids.

Remove ads