Kalkulator Transformaty Laplace'a - Tablica L{f(t)} = F(s)

    Tablica transformaty Laplace'a z obliczeniami. Wybierz funkcję f(t), podaj parametry - kalkulator poda F(s), warunek zbieżności i odwrotną transformatę. Obsługuje funkcje wykładnicze, trygonometryczne, wielomianowe, delta Diraca i skok jednostkowy.

    Parametry

    Wprowadź dane do obliczeń

    Grupa funkcji w dziedzinie czasu.

    Postęp wypełniania0 / 1 pól

    💡 Wypełnij wszystkie wymagane pola, aby odblokować przycisk obliczania

    Transformata Laplace'a - narzędzie do zamiany f(t) na F(s)

    Kalkulator zamienia funkcję czasu f(t) na funkcję zmiennej zespolonej F(s) za pomocą transformaty Laplace'a. Obsługuje 11 typów funkcji: wielomianowe, wykładnicze, trygonometryczne, hiperboliczne, deltę Diraca i skok jednostkowy. Podajesz parametry - kalkulator zwraca F(s), warunek zbieżności i odwrotną transformatę. Przykład: dla f(t) = e^(-3t) wynik to F(s) = 1/(s+3), Re(s) > -3.

    Jak obliczyć transformatę Laplace'a - krok po kroku

    1. Typ funkcji f(t) - wybierz rodzaj funkcji z listy. Najczęściej używane w automatyce i elektronice: e^(at) dla obwodów RC/RL, sin/cos dla sygnałów okresowych, delta Diraca dla odpowiedzi impulsowej.
    2. n (wykładnik) - wymagany dla t^n i t^n*e^(at). Potęga zmiennej t. Dla t^2 wpisz 2. Zakres 0-20.
    3. a (parametr) - parametr wykładniczy, przesunięcie czasowe lub wartość stałej. Dla e^(-3t) wpisz -3. Ujemne a oznacza tłumienie sygnału.
    4. omega (pulsacja) - częstotliwość kątowa w rad/s dla funkcji trygonometrycznych. Sieć 50 Hz to ok. 314 rad/s.
    5. Odczytaj wyniki - kalkulator pokazuje porównanie f(t) vs F(s), warunek zbieżności, przykład liczbowy i transformatę odwrotną.
    PRZED (dziedzina czasu)
    f(t) = e^(-3t)
    sygnał tłumiony, t >= 0
    PO (dziedzina s)
    F(s) = 1/(s+3)
    Re(s) > -3

    Tablica transformaty Laplace'a - 11 par funkcji

    Kompletna tablica par transformaty Laplace'a z warunkami zbieżności. Każdy wiersz to para: funkcja oryginału f(t) i jej obraz F(s).

    f(t) F(s) = L{f(t)} Warunek
    1 (stała) 1/s Re(s) > 0
    t^n n! / s^(n+1) Re(s) > 0
    e^(at) 1 / (s - a) Re(s) > a
    sin(wt) w / (s^2 + w^2) Re(s) > 0
    cos(wt) s / (s^2 + w^2) Re(s) > 0
    e^(at)sin(wt) w / ((s-a)^2 + w^2) Re(s) > a
    e^(at)cos(wt) (s-a) / ((s-a)^2 + w^2) Re(s) > a
    t^n * e^(at) n! / (s-a)^(n+1) Re(s) > a
    sinh(at) a / (s^2 - a^2) Re(s) > |a|
    cosh(at) s / (s^2 - a^2) Re(s) > |a|
    u(t-a) (skok) e^(-as) / s Re(s) > 0
    delta(t-a) e^(-as) cala plaszczyzna

    Praktyczne przykłady użycia

    Obwód RC (elektronika): f(t) = e^(-t/RC). Dla R = 1 kOhm, C = 1 uF: a = -1000.
    Wynik: F(s) = 1/(s + 1000), biegun s = -1000
    Drgania tłumione: f(t) = e^(-2t)sin(5t). Parametry: a = -2, omega = 5.
    Wynik: F(s) = 5/((s+2)^2 + 25), biegun s = -2 +/- j5
    Rampa (sterowanie): f(t) = t. Typ: t^n z n = 1.
    Wynik: F(s) = 1/s^2, podwójny biegun w s = 0
    Impuls opóźniony: f(t) = delta(t - 0.5). Parametr: a = 0.5.
    Wynik: F(s) = e^(-0.5s), zbieżna na całej płaszczyźnie
    Sygnał sinusoidalny 50 Hz: f(t) = sin(314t). Pulsacja omega = 314 rad/s.
    Wynik: F(s) = 314/(s^2 + 98596)
    Wielomian t^3: f(t) = t^3. Typ: t^n z n = 3.
    Wynik: F(s) = 6/s^4 (bo 3! = 6)

    FAQ - Najczęściej zadawane pytania

    Co to jest transformata Laplace'a?
    Transformata Laplace'a to całka L{f(t)} = integral od 0 do nieskończoności f(t)e^(-st)dt. Zamienia funkcję czasu f(t) na funkcję zmiennej zespolonej F(s). Główne zastosowanie: rozwiązywanie równań różniczkowych (zamieniamy pochodne na mnożenie przez s) i analiza układów dynamicznych (transmitancja G(s) = Y(s)/X(s)).
    Czym różni się transformata jednostronna od dwustronnej?
    Jednostronna (używana w tym kalkulatorze) całkuje od 0 do nieskończoności - zakłada f(t) = 0 dla t < 0. Dwustronna całkuje od -nieskończoności do +nieskończoności. W inżynierii i fizyce prawie zawsze używa się jednostronnej, bo sygnały i układy mają początek w t = 0 (moment włączenia).
    Co oznacza warunek zbieżności Re(s) > a?
    Transformata Laplace'a nie istnieje dla wszystkich wartości s. Warunek Re(s) > a oznacza, że część rzeczywista zmiennej s musi być większa od a, żeby całka się zbiegła. Dla funkcji tłumionych (a < 0) warunek jest łatwy do spełnienia. Dla narastających (a > 0) - transformata istnieje tylko dla dużych s.
    Jak transformata pomaga w rozwiązywaniu równań różniczkowych?
    Transformata zamienia pochodne na operacje algebraiczne: L{f'(t)} = sF(s) - f(0) i L{f''(t)} = s^2F(s) - sf(0) - f'(0). Równanie różniczkowe staje się równaniem algebraicznym w dziedzinie s. Rozwiązujesz algebraicznie, a potem transformatą odwrotną wracasz do dziedziny czasu.
    Do czego służy delta Diraca w transformacie?
    Delta Diraca delta(t) modeluje impuls o nieskończonej amplitudzie i zerowym czasie trwania, ale o całce równej 1. Odpowiedź układu na deltę to odpowiedź impulsowa h(t) - fundamentalna charakterystyka układu liniowego. Transformata delty to po prostu 1 (lub e^(-as) z opóźnieniem).
    Jaka jest różnica między transformatą Laplace'a a Fouriera?
    Transformata Fouriera to szczególny przypadek Laplace'a z s = jw (czysto urojona wartość). Fourier rozkłada sygnał na częstotliwości (widmo), Laplace - na mody eksponencjalne. Fourier wymaga, żeby sygnał był bezwzględnie całkowalny. Laplace dzięki członowi tłumiącemu e^(-sigma*t) radzi sobie z sygnałami narastającymi.

    Powiązane narzędzia

    Kalkulator Iloczynu Ciągu

    Oblicza iloczyn wyrazów ciągu arytmetycznego, geometrycznego lub dowolnego wzoru - Zobacz kalkulator

    Kalkulator Granicy Szeregu

    Sprawdza zbieżność szeregu i oblicza jego sumę dla szeregów geometrycznych, harmonicznych i p-szeregów - Zobacz kalkulator

    Kalkulator Ciągu Geometrycznego

    Oblicza wyrazy, sumę i właściwości ciągu geometrycznego z ilorazem q - Zobacz kalkulator

    Kalkulator Silni

    Oblicza n! potrzebne we wzorze transformaty wielomianowej L{t^n} = n!/s^(n+1) - Zobacz kalkulator

    Kalkulator Logarytmów

    Logarytmy naturalne i dziesiętne - przydatne przy analizie transmitancji i wykresów Bodego - Zobacz kalkulator

    Kalkulator Potęg i Pierwiastków

    Potęgowanie i pierwiastkowanie - podstawowe operacje w obliczaniu transformaty - Zobacz kalkulator

    Kalkulator zweryfikowany przez zespół LiczGrupa.pl

    Treść, wzory i wyniki zostały sprawdzone pod kątem poprawności i aktualności przez nasz zespół specjalistów.

    Natalia Skrzek

    Sprawdziła: Natalia Skrzek