martes, 27 de marzo de 2012

Transformada de Laplace

Transformada de Laplace:


La transformada de Laplace de una función f(t) definida (en ecuaciones diferenciales, o en análisis matemático o en análisis funcional) para todos los números positivos t ≥ 0, es la función F(s), definida por:
F(s)
  = \mathcal{L} \left\{f(t)\right\}
  =\int_{0}^\infty e^{-st} f(t)\,dt.
siempre y cuando la integral esté definida. Cuando f(t) no es una función, sino una distribución con una singularidad en 0, la definición es:
F(s)
  = \mathcal{L} \left\{f(t)\right\}
  =\lim_{\varepsilon \rightarrow 0} \int_{-\varepsilon}^\infty e^{-st} f(t)\,dt.

Cuando se habla de la transformada de Laplace, generalmente se refiere a la versión unilateral. También existe la transformada de Laplace bilateral, que se define como sigue:
F_B(s)
  = \mathcal{L}\left\{f(t)\right\}
  =\int_{-\infty}^{\infty} e^{-st} f(t)\,dt.

Propiedades de nuestro interés:

Linealidad

\mathcal{L}\left\{a f(t) + b g(t) \right\}
  = a \mathcal{L}\left\{ f(t) \right\} +
    b \mathcal{L}\left\{ g(t) \right\}

Derivación

\mathcal{L}\{f'(t)\}
  = s \mathcal{L}\{f(t)\} - f(0)
\mathcal{L}\{f''(t)\}
  = s^2 \mathcal{L}\{f(t)\} - s f(0) - f'(0)
\mathcal{L}\left\{ f^{(n)}(t) \right\}
  = s^n \mathcal{L}\{f(t)\} - s^{n - 1} f(0) - \cdots - f^{(n - 1)}(0)
\mathcal{L}\left\{ f^{(n)}(t) \right\}
  = s^n \mathcal{L}\{f(t)\} - \sum_{i=1}^{n} s^{n - i} f^{(i - 1)}(0)

Integración

\mathcal{L}\left\{ \int_0^t f(\tau)\, d\tau \right\}
  = {1 \over s} \mathcal{L}\{f\}

Dualidad

\mathcal{L}\{ t f(t)\}
  = -F'(s)

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