Calcolatore della trasformata di Laplace

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Risultato

F(s)6/(s + 2)³ + 20/(s² + 16) − 2(s + 1)/((s + 1)² + 9) + e−s·4/s
Regione di convergenzaRe(s) > 0

Trova la trasformata di Laplace di una funzione fatta di termini comuni: potenze di t, esponenziali, seni e coseni (con una fase), sinh e cosh, funzioni gradino traslate u(t − c) e impulsi δ(t − c). Il calcolatore trasforma ogni termine con la tabella standard e i teoremi della traslazione, mostra quali voci ha usato e fornisce F(s) con la sua regione di convergenza.

Soluzione passo passo

Trasforma ogni termine

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

Voci di tabella usate

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)}

Somma le trasformate (linearità)

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

Come trovare una trasformata di Laplace con la tabella

  1. Dividi f(t) in una somma di termini; la trasformata di Laplace è lineare.
  2. Usa le coppie di base: L{tⁿ} = n!/sⁿ⁺¹, L{sin ωt} = ω/(s² + ω²) e L{cos ωt} = s/(s² + ω²).
  3. Moltiplicare per e^(at) trasla s: L{e^(at) f(t)} = F(s − a).
  4. Un termine ritardato g(t)·u(t − c) si trasforma in e^(−cs)·L{g(t + c)}.
  5. Somma le trasformate dei termini; F(s) esiste per Re(s) maggiore dell’esponente a più grande.

Domande e risposte

Come scrivo f(t)?

Ad esempio 3t^2 e^(-2t) + 5sin(4t) - 2e^(-t)cos(3t) + 4u(t-1). Usa ^ per le potenze, e^(at) o exp(at) per gli esponenziali, u(t-c) per un gradino e δ(t-c) o delta(t-c) per un impulso. È ammessa una fase, come in sin(2t + 1).

Qual è la differenza tra t·u(t − 1) e (t − 1)·u(t − 1)?

La seconda è una rampa ritardata e si trasforma in e^(−s)/s². La prima è t·u(t − 1) = ((t − 1) + 1)·u(t − 1), che si trasforma in e^(−s)(1/s² + 1/s). Il calcolatore tratta entrambe scrivendo g(t + c).

Come si trasformano t·sin(ωt) e t·cos(ωt)?

Tramite L{tⁿ e^(jωt)} = n!/(s − jω)ⁿ⁺¹: la parte immaginaria dà il seno e la parte reale il coseno, ad esempio L{t sin ωt} = 2ωs/(s² + ω²)².

Cos’è la regione di convergenza?

I valori di s per cui l’integrale della trasformata converge: Re(s) maggiore del più grande tasso di crescita in f(t). Per e^(3t) è Re(s) > 3.

Posso inserire un prodotto di due seni?

Non direttamente. Riscrivilo prima con una formula di prostaferesi (da prodotto a somma), ad esempio sin(at)·cos(bt) = ½[sin((a + b)t) + sin((a − b)t)].

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