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Laplace-Carson 變換


Laplace-Carson 變換 F 是一個實值函式 f積分變換,由以下公式定義:

 F(p)=pint_0^inftye^(-pt)f(t)dt.
(1)

在大多數情況下,函式 F 僅為屬於實值函式類 L(f) 的某些函式 f 定義。 L(f) 中的函式滿足三個性質,即

1. f(t) 在每個有限長度的 區間 I subset R 內是 可積的

2. 對於所有 t<0f(t)=0

3. 存在一個 實數 c>0,使得對於所有值 t>=0|f(t)e^(-ct)|<0

特別地,f in L(f) 意味著對於所有實數 p in RF 存在。

可以將 Laplace-Carson 變換視為常規 Laplace 變換 的變體,Carson 專門設計該變體以使 Heaviside 階躍函式 H(t)=H_0(t)(一個 Laplace 變換由 L[H(t)](p)=1/p 給出)的變換對於所有值 p 都等於 1。 實際上,僅從 F 的定義出發,就可以輕鬆推斷出 H(t) 的此屬性,以及變換本身的其他一系列直接的基本屬性。 例如,如果 f 是一個 Laplace-Carson 變換表示為 F 的函式,並且如果 f(t)->F(p) 用作將 Laplace-Carson 變換應用於 f 並得到 F 的簡寫,則以下恆等式成立:

 int_0^tf(tau)dtau->1/pF,
(2)
 (df)/(dt)->pF-pf(0),
(3)

 (d^n)/(dt^n)f->p^nF-sum_(k=0)^(n-1)p^(n-k)(d^k)/(dt^k)f(0).
(4)

此外,可以證明對於任意實數 alphabeta

 f(t/alpha)->F(alphap),
(5)
 f(t-alpha)H(t-alpha)->e^(-alphap)F(p),
(6)

 e^(-betat)->p/(p+beta)F(p+beta).
(7)

() 和 () 中的恆等式分別被稱為滯後定理和位移定理。

給定函式 f,psi,其 Laplace-Carson 變換分別為 F,Psi,可以證明 卷積/乘法定理:

 int_0^tf(tau)psi(t-tau)dtau->1/pF(p)Psi(p).
(8)

最後,可以證明:

 (f(t))/t->pint_p^infty(F(q))/qdq
(9)

 -tf(t)->pd/(dp)((F(p))/p).
(10)

除了上述內容外,還可以使用各種其他方法證明關於 Laplace-Carson 恆等式的更多有趣的結果;許多這樣的結果需要更精細的方法(Rubinstein 和 Rubinstein 1999)。


參見

卷積, Heaviside 階躍函式, 可積, 積分變換, Laplace 變換

此條目由 Christopher Stover 貢獻

使用 探索

參考文獻

Rubinstein, I. 和 Rubinstein, L. 經典數學物理中的偏微分方程。 英國劍橋:劍橋大學出版社,1999 年。

引用為

Stover, Christopher. "Laplace-Carson 變換。" 來自 Web 資源,由 Eric W. Weisstein 建立。 https://mathworld.tw/Laplace-CarsonTransform.html

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