拉普拉斯变换学习笔记

article/2025/9/28 13:30:19

目录

1.为什么引入拉普拉斯变换?

2.双边拉普拉斯的定义

3.双边拉普拉斯变换的收敛域

4.单边拉普拉斯变换的定义

         5.单边拉普拉斯变换和傅立叶变换的关系

6.常见信号的拉式变换

7.拉普拉斯变换的性质

7.1.线性、尺度变换性质

7.2.时移、复频移特性

7.3.时域、复频域的微积分 

7.4.卷积定理

7.5.初值、终值定理 


 1.为什么引入拉普拉斯变换?

1.有些函数 f(t) 的傅立叶变换不存在

2. f(t) 在 -∞ 远处 不为0.

这些都是傅立叶(FT)所不能解决的问题,故将扩展到复数域,引出拉普拉斯变化。


2.双边拉普拉斯的定义

为了方便公式的书写和记忆,因此把复数域的表达形式进行简化如下:


3.双边拉普拉斯变换的收敛域

 

 

对于因果信号:

对于反因果信号

对于双边信号:

小结:


4.单边拉普拉斯变换的定义


5.单边拉普拉斯变换和傅立叶变换的关系

从上面可得知,拉普拉斯变换来自于傅立叶变换,引出拉普拉斯变换正是因为有些函数的傅立叶变换不存在,那么拉普拉斯变换和傅立叶变换之间肯定是可以进行转换的,条件是什么呢?

单边拉式变换和傅立叶变换公式如下:

注意:要讨论其关系, f(t)必须为因果信号

根据收敛坐标的值可分为以下三种情况:

只有第一种情况,f(t)傅立叶比变换存在:

注意:因为因果信号,收敛域都是大于某一值的,因果信号收敛域如下所示


6.常见信号的拉式变换


7.拉普拉斯变换的性质

7.1.线性(FT也具备)、尺度变换性质

  • 线性

  • 尺度

例子:

7.2.时移、复频移特性

  • 时移

尺度变化+时移

例:

例2:

 

  • 复频移特性

7.3.时域、复频域的微积分

  • 时域微分特性

 

例子:

  • 时域积分特性

 

例子1:

例子2:

  • s域微分和积分

例子:

7.4.卷积定理

7.5.初值、终值定理

定义:

例子:

 


 


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