拉普拉斯變換

拉普拉斯變換對照表

沒有人每次用拉普拉斯變換都重新推導同樣的積分。取而代之的是一張簡短的表——一本兩欄的字典,左邊列出常見的時間函數 f(t),右邊是它們的變換 F(s)。你只需查出所需的那一項,就像你當年記住 sin 的導數是 cos 一樣。

核心條目值得爛熟於心:1 對應 1/s;t 對應 1/s^2,更一般地 t^n 對應 n!/s^{n+1};e^{a t} 對應 1/(s - a);sin(omega t) 對應 omega/(s^2 + omega^2),cos(omega t) 對應 s/(s^2 + omega^2)。雙曲版本 sinh 與 cosh 給出 omega/(s^2 - omega^2) 與 s/(s^2 - omega^2)。這張表兩個方向都要讀:從左到右是正變換,從右到左是逆變換,那正是你收尾一次拉普拉斯方法計算的方式。整張表由少數幾對基本變換加上結構性規則生成。

一張小表之所以如此強大,是因為你幾乎從不單獨使用它。結合線性與平移定理,少數幾個條目就能覆蓋極大的範圍:第一平移定理把 e^{a t} 這一條免費地變成 e^{a t} cos(omega t) 與 e^{a t} sin(omega t) 的變換,而經過部分分式分解後,任何有理的 F(s) 都不過是這些標準塊的和。這張表是每一道逆變換題的終點。

查表:L{t^2} = 2/s^3(取 n! 中 n = 2),L{cos(3 t)} = s/(s^2 + 9)。從右往左讀,5/(s^2 + 9) 的逆變換是 (5/3) sin(3 t)。

每個條目都雙向運行;逆方向正是部分分式給出答案的地方。

一張表只在它內含的收斂假設之內才好用:每個條目都默默假定 t >= 0 以及一個隱含的赫維賽德階躍因子,所以用普通表項去變換一個在負 t 上有定義的函數是錯誤的。

又稱
transform table变换表變換表Laplace pairs