拉普拉斯变换
拉普拉斯变换的尺度变换性质
假设你把一个过程跑得更快或更慢——你拨快时钟,把同样的行为压缩进更短的时间里。尺度变换性质准确告诉你这种时间重标在变换里如何体现:拉伸或压缩时间轴,会以相反的方式拉伸或压缩 s 轴,并重标高度以使账目平衡。
规则是:若 L{f(t)} = F(s),则对正常数 a,L{f(a t)} = (1/a) F(s/a)。把 t 换成 a t(过程快 a 倍)就把变换里的 s 换成 s/a,并乘以 1/a。那个 1/a 因子来自定义积分内部的变量替换:代入 u = a t 把微元缩小为原来的 1/a。时间与 s 变量之间这种倒数关系,就是你在每种变换里都会遇到的同一种反向标度:时间上越快,频率上越铺开。
这条性质用得不如平移定理那么多,但它在概念上很重要,也实实在在地省力:一旦你知道一族中的一个变换,就能免费得到整族经尺度变换后的成员,无需重新积分。它也支撑着量纲推理——在改变时间尺度时核对变换的单位是否自洽——而它正是更著名的傅里叶尺度变换的拉普拉斯表亲,那里同样的“时间上压缩、频率上拉伸”的权衡支配着信号的带宽。
已知 L{sin(t)} = 1/(s^2 + 1),尺度变换规则给出 L{sin(omega t)} = (1/omega) [ 1/((s/omega)^2 + 1) ] = omega/(s^2 + omega^2),与表相符。
尺度变换规则由单位频率的情形生成一般的正弦变换,无需新的积分。
常数 a 必须为正;对单边变换,负的尺度变换会反转时间并牵入 t = 0 之前那部分函数,而单边积分看不到那部分,所以这条简单规则不再适用。
又称
另见