我理解的拉普拉斯变换

可梦之

6 [% n. f! Y/ Z& \
最近工作需要，又重温了一下电路知识，对拉氏变换有了“新”的理解。

4 T' |# J* o- a" C  h- g, F众所周知，高斯小时候就原创了求和公式。求和公式就是将大量的加法运算变成了简单的乘法。换个思路看，天地自然宽。

! V* |/ b- |" A8 Y电路中很多微积分方程，如何解就很烦人。我们能否换一个工作域，将微积分变成我们熟悉的乘除法呢？


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翻开数学工具箱，复数看着靠谱。复数有三种表达方式，欧拉公式将其转成简单的指数表达方式：
8 k! R; _0 ^' I8 f9 S* B' c
3 |4 |( M+ c6 I# A7 T
. [" c. {3 S9 J* }4 u0 u
不去管复数的具体含义，运算从实数转成复数后，乘除法变成了加减法，微积分变成乘除法


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数转为复数域，那么函数呢？从上面我们看到指数很有用。哪个积分变换用到了指数呢？大名鼎鼎的傅里叶变换啊。不负众望，时域的微积分变成了频域的乘除法。

# ^0 P; E3 k+ i( R  k- e

傅里叶变换有一个小问题，要求函数绝对可积，也就是积分是要有限的，否则搞出来都是无穷就没有意义了。但是电路中很多函数不满足这个条件，比如x^2。那怎么办呢？

拉普拉斯跳出来说，我可以把他变小啊。指数是增长/衰减最快的了。不管你函数多大，我给你乘上一个衰减因子e^-at，在t足够大的时候，都能给你拉下来，满足傅里叶条件了。


# S6 e' \5 @; y5 D9 Q2 Q
2 F5 b8 M' m3 t3 A% C. H指数相乘可以合并为加法，a+jw不就是一个复数s吗？这样就成了大名鼎鼎的拉氏变换了。

. v- `& s/ |4 c' x, g有了这些数学工具，我们可以将电路中的各种变量变成复数，方程转到复频域，这样微积分就变成了我们熟悉的多项式。做完操作再用逆拉普拉斯变换转回来就好了。

数值分析

高斯小时候提出的 只是等差数列求和公式吧？

colin1992

高手就是信手拈来
以前看卡文迪许扭秤、云室，感叹设计的巧妙，没想到数学也有这种操作

可梦之

数值分析 发表于 2023-9-27 12:05
- s0 X0 h6 t8 i$ l* A* s/ w- K' N高斯小时候提出的 只是等差数列求和公式吧？

+ A- d1 f" O! F- c对对对，1+...+100，本来想说高斯公式，但是高斯公式太多了

数值分析

又看了一遍，时域变频域的好处似乎应该加上卷积变乘法，在电路里输入卷积上冲激响应等于输出实在是太好用了。

可梦之

数值分析 发表于 2023-9-28 04:40
又看了一遍，时域变频域的好处似乎应该加上卷积变乘法，在电路里输入卷积上冲激响应等于输出实在是太好用了 ...

' l0 W, ~( E: `. S8 [: x/ c对，还有反着用的。频域乘法后逆拉氏变换不好算，可以用时域的卷积