Laplace transzformáció

1. Mi a Laplace transzformáltja az alábbi függvényeknek?

a) \( f(x)=4\sin{(3x)}+e^{5x}-7x^4 \)

b) \( g(x)=\sin{(3x)}e^{5x} \)

c) \( f(x)=\frac{ \sin^2{x}}{e^{3x}} \)

d) \( g(x)=2x \cos{x} \left( \sin{x} + 5 \right) \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


2. Adottak az alábbi Laplace transzformáltak, mik lehettek az eredeti függvények?

a) \( F(s)= \frac{s}{s^2+16} \)

b) \( F(s)=\frac{1}{ (s-7)^4 } \)

c) \( F(s)=\frac{7s}{s^2-6s+13} \)

d) \( G(s)=\frac{7s}{s^2-6s+8} \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


3. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenletet a Laplace transzformáció segítségével.

\( y'+2y=5e^{3x}+4 \quad y(0)=3 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


4. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenletet a Laplace transzformáció segítségével.

\( y'+y=12\cos{(3x)}e^{2x} \quad y(0)=4 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


5. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenletet a Laplace transzformáció segítségével.

\( y''-7y'+12y=2e^{2x} \quad y(0)=3 \quad y'(0)=9 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


6. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenletet a Laplace transzformáció segítségével.

\( y''-4y'+5y=2e^{3x} \quad y(0)=2 \quad y'(0)=6 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


7. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenlet-rendszert a Laplace transzformáció segítségével.

\( x'=x+4y \quad x(0)=2 \)

\( y'=2x-y \quad y(0)=-2 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


8. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenlet-rendszert a Laplace transzformáció segítségével.

\( x'=2y+3x \quad x(0)=1 \)

\( y'=-2x+3y+4e^t \quad y(0)=0 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


9. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenletet a Laplace transzformáció segítségével.

\( y''-7y'+12y=2\sin{2x} \quad y(0)=0 \quad y'(0)=1 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


10. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenlet-rendszert a Laplace transzformáció segítségével.

\( x'=5x-y \quad x(0)=-1 \)

\( y'=3x+y \quad y(0)=2 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


11. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenlet-rendszert a Laplace transzformáció segítségével.

\( x'=-8y \quad x(0)=1 \)

\( y'=2x \quad \;\; y(0)=-2 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


12. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenletet a Laplace transzformáció segítségével.

\( y''-2y'+y=x \quad y(0)=0 \quad y'(0)=-1 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


13. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenletet a Laplace transzformáció segítségével.

\( y''+2y'+2y=0 \quad y(0)=0 \quad y'(0)=1 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


14. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenlet-rendszert a Laplace transzformáció segítségével.

\( x'=-3x+4y \quad x(0)=1 \)

\( y'=-x+y \quad \;\; y(0)=0 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


15. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenletet a Laplace transzformáció segítségével.

\( y''+2y'+5y=0 \quad y(0)=1 \quad y'(0)=0 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


16. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenletet a Laplace transzformáció segítségével.

\( y''=-y \quad y(0)=1 \quad y'(0)=0 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani


17. Oldjuk meg ezt a differenciálegyenlet-rendszert a Laplace transzformáció segítségével.

\( x'=-8y \quad x(0)=1 \)

\( y'=2x \quad \;\; y(0)=-2 \)

Megnézem, hogyan kell megoldani

A témakör tartalma

A Laplace-transzformáció egy olyan függvénytranszformáció, aminek révén egyes függvényekkel kapcsolatos problémákra kaphatunk egyszerűen választ. A Laplace transzformáció, Laplace transzformáltak kiszámolása, Függvények Laplace transzformáltjai, Mire jó a Laplace transzformáció? Szuper-érthetően elmeséljük, hogy mi az inverz Laplace transzformált. Megnézzük néhány függvény inverz Laplace transzformáltját. Az inverz Laplace transzformált kiszámítása, Inverz Laplace transzformált táblázat, Parciális törtekre bontás. Itt azt is megtudhatod, hogyan lehet differenciálegyenleteket megoldani az inverz Laplace transzformáció segítségével. A Laplace transzformáció, Diffegyenletek megoldása Laplace transzformációval, Parciális törtekre bontás, Inverz Laplace transzformáció. Végezetül pedig, ássuk, hogyan kell megoldani differenciálegyenlet-rendszereket. Egy szuper-könnyű módszert fogunk nézni, ami a Laplace transzformáció segítségével hihetetlenül megkönnyíti a differenviálegyenlet-rendszerek megoldását.



A Laplace transzformált

Inverz Laplace transzformált

A Laplace transzformációnál csak egy rosszabb dolog létezik…

az inverz Laplace transzformáció.

Van nekünk itt egy Laplace transzformáltunk,

és ebből kéne valahogyan kideríteni azt, hogy mi volt az eredeti függvény.

Nos ez.

Itt jön egy nehezebb.

Még talán erre hasonlít a legjobban…

Kéne viszont az n! a számlálóba.

De az igazi rémtörténetek csak most jönnek.

Lássuk, mi történik ezzel:

Nos, ez attól függ, hogy a nevezőt szorzattá lehet-e alakítani.

Most úgy tűnik nem, ugyanis negatív van a gyök alatt.

Ilyenkor egy másik nagyon remek dolgot csinálunk: teljes négyzetté egészítünk ki.

Most nézzük mi van a másikkal:

És most elkezdünk nézelődni, hátha megtaláljuk ezeket valahol a Laplace transzformáltak között.

Nos, lássuk csak…

Ez majdnem jó.

De csak majdnem, a számlálóban ugyanis van még nekünk egy .

Ez a másik viszont jó lesz…

egy kis rásegítéssel.

Azokban az esetekben, amikor a nevező szorzattá alakítható egy másik nagyon izgalmas tevékenységbe vágunk bele…

amit parciális törtekre bontásnak hívnak.

Most pedig tényleg jó lenne végre megtudni, hogy mire használhatnánk ezt az egészet.

Nos, ezzel fogjuk folytatni…

És most lássuk, mire jó a Laplace transzformáció.

A Laplace transzformált segítségével megszüntethető a globális felmelegedés.

Ja, mégse...

viszont meg tudunk oldani vele differenciálegyenleteket.

Itt egy egyenlet, és most megoldjuk a Laplace transzformálás segítségével.

Vesszük mindkét oldal Laplace transzformáltját.

Az y Laplace transzformáltja legyen Y.

A kérdés, hogy mi lesz  Laplace transzformáltja.

Nos ez:

Ha most valahogyan vissza tudnánk Laplace transzformálni Y-t, akkor meg is lenne a megoldás.

Ehhez inverz Laplace transzformációra lesz szükségünk, amit parciális törtekre bontás segítségével fogunk csinálni.

Kétféle típusú parciális tört van:

Most mindegyik tényező elsőfokú, így mindegyik parciális tört az első típusú.


Diffegyenletek megoldása Laplace transzformációval és az inverz Laplace transzformáció

Elsőrendű diffegyenletek megoldása Laplace transzformációval

Másodrendű diffegyenletek megoldása Laplace transzformációval

Még egy másodrendű egyenlet megoldása Laplace transzformációval

Differenciálegyenlet-rendszerek megoldása Laplace transzformációval

FELADAT | Differenciálegyenlet-rendszer Laplace transzformációval

FELADAT | Differenciálegyenlet-rendszer Laplace transzformációval

Inhomogén differenciálegyenlet-rendszerek megoldása Laplace transzformációval

Differenciálegyenlet Laplace transzformációval

FELADAT | Differenciálegyenlet-rendszer Laplace transzformációval

FELADAT | Differenciálegyenlet-rendszer Laplace transzformációval

FELADAT | Differenciálegyenlet Laplace transzformációval

FELADAT | Differenciálegyenlet Laplace transzformációval

FELADAT | Differenciálegyenlet Laplace transzformációval

FELADAT | Differenciálegyenlet Laplace transzformációval