Calculatrice de transformée de Laplace

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Résultat

F(s)6/(s + 2)³ + 20/(s² + 16) − 2(s + 1)/((s + 1)² + 9) + e−s·4/s
Domaine de convergenceRe(s) > 0

Trouvez la transformée de Laplace d’une fonction composée de termes usuels : puissances de t, exponentielles, sinus et cosinus (avec une phase), sinh et cosh, échelons décalés u(t − c) et impulsions δ(t − c). La calculatrice transforme chaque terme avec la table standard et les théorèmes du décalage, indique quelles entrées elle a utilisées, et donne F(s) avec son domaine de convergence.

Corrigé pas à pas

Transformer chaque terme

L{3t2·e−2t} → 6/(s + 2)³
L{5sin(4t)} → 20/(s² + 16)
L{−2e−t·cos(3t)} → −2(s + 1)/((s + 1)² + 9)
L{4u(t − 1)} → e−s·4/s

Entrées de la table utilisées

L{tneat} = n!/(s − a)n+1
L{eat sin ωt} = ω/((s − a)² + ω²)
L{eat cos ωt} = (s − a)/((s − a)² + ω²)
L{g(t)·u(t − c)} = e−cs·L{g(t + c)}

Additionner les transformées (linéarité)

F(s) = 6/(s + 2)³ + 20/(s² + 16) − 2(s + 1)/((s + 1)² + 9) + e−s·4/s

Comment trouver une transformée de Laplace avec la table

  1. Décomposez f(t) en une somme de termes ; la transformée de Laplace est linéaire.
  2. Utilisez les couples de base : L{tⁿ} = n!/sⁿ⁺¹, L{sin ωt} = ω/(s² + ω²) et L{cos ωt} = s/(s² + ω²).
  3. Multiplier par e^(at) décale s : L{e^(at) f(t)} = F(s − a).
  4. Un terme retardé g(t)·u(t − c) se transforme en e^(−cs)·L{g(t + c)}.
  5. Additionnez les transformées des termes ; F(s) existe pour Re(s) supérieur au plus grand exposant a.

Questions et réponses

Comment saisir f(t) ?

Par exemple 3t^2 e^(-2t) + 5sin(4t) - 2e^(-t)cos(3t) + 4u(t-1). Utilisez ^ pour les puissances, e^(at) ou exp(at) pour les exponentielles, u(t-c) pour un échelon et δ(t-c) ou delta(t-c) pour une impulsion. Une phase est acceptée, comme dans sin(2t + 1).

Quelle est la différence entre t·u(t − 1) et (t − 1)·u(t − 1) ?

La seconde est une rampe retardée et se transforme en e^(−s)/s². La première est t·u(t − 1) = ((t − 1) + 1)·u(t − 1), qui se transforme en e^(−s)(1/s² + 1/s). La calculatrice traite les deux en écrivant g(t + c).

Comment transforme-t-on t·sin(ωt) et t·cos(ωt) ?

Par L{tⁿ e^(jωt)} = n!/(s − jω)ⁿ⁺¹ : la partie imaginaire donne le sinus et la partie réelle le cosinus, par exemple L{t sin ωt} = 2ωs/(s² + ω²)².

Qu’est-ce que le domaine de convergence ?

Les valeurs de s pour lesquelles l’intégrale de la transformée converge : Re(s) supérieur au plus grand taux de croissance dans f(t). Pour e^(3t), c’est Re(s) > 3.

Puis-je saisir un produit de deux sinus ?

Pas directement. Réécrivez-le d’abord avec une formule de linéarisation (produit en somme), par exemple sin(at)·cos(bt) = ½[sin((a + b)t) + sin((a − b)t)].

Entraînez-vous

S’entraîner : Transformées de Laplace

Une calculatrice donne la réponse. À l’examen, il vous faut la méthode : entraînez-vous avec de nouveaux exercices, des indices et des corrigés détaillés.

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