ラプラス変換とフーリエ変換の関係と導出

その後、フーリエ変換については引き続き説明します(ただし、フーリエ変換は非常に複雑です)、ラプラス変換とフーリエ変換の関係について説明します

フーリエ変換はフーリエ積分に基づいていることが知られています。関数はディリクレ条件を満たすだけでなく、区間-∞、+ )でも絶対的に積分可能でなければなりません。つまり、積分の値は無限大に等しくなることはできません大きい。

絶対可積分性は非常に強い条件であり、一部の非常に単純な関数(線形関数、正弦関数、余弦関数など)はこの条件を満たさないため、フーリエ変換には次の2つの欠点があります。

1つは、デルタ関数の導入後、フーリエ変換の範囲が大幅に拡大されたため、「緩やかに増加する」関数もフーリエ変換を実行できますが、指数関数と成長関数にはまだ無力です。

2:フーリエ変換は実軸全体で定義する必要がありますが、実際のエンジニアリングでは、時間t <0の概念はなく、通常はt = 0から始まり、t> 0に対応する部分のみが必要です機能。

フーリエ変換の条件を満たす関数f(t)があるとすると、フーリエ変換があります。

$$
\ mathscr {L} \ left [f \ left(t \ right)\ right] = \ int _ {-\ infty} ^ {+ \ infty} {f \ left(t \ right)e ^ {-jwt} dt} \、\、\ text {式} 1
$$

上記の2つの欠点を解決するには、フーリエ変換を次のように処理します。

最初の問題を解決するには、関数f(t)に減衰係数(非常に小さい割合)e- βtを乗算して、f(t)e- βtを取得します。

2番目の問題を解決するには、関数f(t)に単位ステップ関数u(t)を掛けます。t<0の場合、u(t)= 0、t> 0の場合、u(t)= 1です。

要約すると、f(t)u(t)e- βtを取得でき、次にf(t)u(t)e- βtフーリエ変換取得できます。

$$
\ mathscr {L} \ left [f \ left(t \ right)\ right] = \ int _ {-\ infty} ^ {+ \ infty} {f \ left(t \ right)u \ left(t \右)e ^ {-\ベータt} e ^ {-jwt} dt}
\\
\テキスト{単位ステップ関数が乗算されるため} u \左(t \右)\テキスト{、あなたはそれを分割することができます} 2つの\テキスト{部分的な計算}
\\
\、\、\ int_0 ^ {+ \ infty} {f \ left(t \ right)* 1 * e ^ {-\ beta t} e ^ {-jwt} dt} = \ int_0 ^ {+ \ infty} {f \ left(t \ right)e ^ {-\ left(\ beta + jw \ right)t} dt}
\\
\、\、\ int _ {-\ infty} ^ 0 {f \左(t \右)* 0 * e ^ {-\ベータt} e ^ {-jwt} dt} = 0
\\
\テキスト{(} 0 \テキスト{、}-\無限\テキストによる{)}ディストリクト\テキスト{点間の積分} = 0 \テキスト{、したがって、フーリエ変換} f \左(t \右)\テキスト{次のように\テキストに簡略化できます}
\ \
\ mathscr {L} \ left [f \ left(t \ right)\ right] = \ int_0 ^ {+ \ infty} {f \ left(t \ right)e ^ {-\ left(\ beta + jw \右)t} dt}
\\
\テキスト{令}-\左(\ベータ+ jw \右)= s \、\、\テキスト{ラプラス変換式を得ることができます} f \左(t \右)\テキスト{}
\\
F \ left(s \ right)= \ int_0 ^ {+ \ infty} {f \ left(t \ right)e ^ {-st} dt}
\\
\ text {称} F \ left(s \ right)is f \左(t \右)\テキスト{、覚えている}のラプラス変換はF \左(s \右)= \ mathscr {L} \左[f \左(t \右)\右]として\テキスト{。}
$$

以上がラプラス変換式とラプラス変換・フーリエ変換の関係です。

参照ビデオ:https : //www.bilibili.com/video/BV16x411M7HR

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転載: www.cnblogs.com/leocc325/p/12710090.html