拉普拉斯變換:不連續與脈衝強迫
第二平移定理(second shifting theorem)
當你把某件事在時間上延後——讓一個過程晚兩秒才開始——在 s 域裡會發生什麼?第二平移定理給出精確答案:時間上的延遲,會變成變換中乘以指數 e^(-as)。它是第一平移定理(處理時間上乘以 e^(at))的搭檔;這一個處理的是時間上的滑移。
確切的規則如下。若 f(t) 的變換是 F(s),那麼延遲並打開的函數 u(t - a) f(t - a) 的變換是 e^(-as) F(s)。仔細讀:你取原訊號 f,把它的自變數平移 a,使它在 t = a 而非 t = 0 開始,再乘上階躍 u(t - a) 使它在此之前保持沉默,回報就是前面多一個因子 e^(-as)。你最常用的是反方向:在答案裡看到 e^(-as) F(s),先把 F 反變換得到 f(t),再延遲它——寫成 u(t - a) f(t - a)。實務上最棘手的,是把強迫項改寫成自變數真的讀作 (t - a) 而非 t。
這條定理是讓拉普拉斯方法能處理「中途才打開的強迫項」的引擎——繼電器閉合、開關扳動、脈衝晚到。沒有它,分段與延遲的輸入會是一團分情形的亂麻;有了它,每個延遲不過是一個你隨身攜帶的乾淨指數標籤。
u(t - 3) (t - 3)^2 的變換是 e^(-3s) · 2/s^3,因為 t^2 的變換是 2/s^3,而延遲 a = 3 只是附上 e^(-3s)。
時間上延遲 3 ⟶ s 域裡乘以 e^(-3s);自變數必須讀作 (t - 3)。
裡面的函數必須以 (t - a) 表達,而非 t。u(t - 2) t^2 的變換並不是 e^(-2s) · 2/s^3;要先把 t^2 改寫成 (t - 2)^2 + 4(t - 2) + 4,再對每一塊平移。
又稱
另見