拉普拉斯變換
拉普拉斯變換的尺度變換性質
假設你把一個過程跑得更快或更慢——你撥快時鐘,把同樣的行為壓縮進更短的時間裡。尺度變換性質準確告訴你這種時間重標在變換裡如何體現:拉伸或壓縮時間軸,會以相反的方式拉伸或壓縮 s 軸,並重標高度以使賬目平衡。
規則是:若 L{f(t)} = F(s),則對正常數 a,L{f(a t)} = (1/a) F(s/a)。把 t 換成 a t(過程快 a 倍)就把變換裡的 s 換成 s/a,並乘以 1/a。那個 1/a 因子來自定義積分內部的變數替換:代入 u = a t 把微元縮小為原來的 1/a。時間與 s 變數之間這種倒數關係,就是你在每種變換裡都會遇到的同一種反向標度:時間上越快,頻率上越鋪開。
這條性質用得不如平移定理那麼多,但它在概念上很重要,也實實在在地省力:一旦你知道一族中的一個變換,就能免費得到整族經尺度變換後的成員,無需重新積分。它也支撐著量綱推理——在改變時間尺度時核對變換的單位是否自洽——而它正是更著名的傅立葉尺度變換的拉普拉斯表親,那裡同樣的「時間上壓縮、頻率上拉伸」的權衡支配著信號的帶寬。
已知 L{sin(t)} = 1/(s^2 + 1),尺度變換規則給出 L{sin(omega t)} = (1/omega) [ 1/((s/omega)^2 + 1) ] = omega/(s^2 + omega^2),與表相符。
尺度變換規則由單位頻率的情形生成一般的正弦變換,無需新的積分。
常數 a 必須為正;對單邊變換,負的尺度變換會反轉時間並牽入 t = 0 之前那部分函數,而單邊積分看不到那部分,所以這條簡單規則不再適用。
又稱
另見