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Formulario Transformada de Laplace, Apuntes de Ecuaciones Diferenciales

Formulario de la transformada de laplace

Tipo: Apuntes

2023/2024
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Subido el 27/05/2024

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bg1
Prof. José Alfredo Ramos Beltrán
Transformada de Laplace
Definiciones integrales
Transformada de Laplace
Transformada inversa de Laplace
0
( ) ( ) lím ( )
bst
b
F s f t e f t dt
→
==
La variable s es en realidad una variable compleja,
pero se le trata como una constante en el proceso de
integración
11
( ) ( ) lím ( )
2
i
st
Ri
f t f t e F s ds
i


+
→
==
es un número real elegido de tal forma que todos
los polos de F(s) queden a la izquierda de la recta
vertical que pasa por
.
Tabla de transformadas
No
.
()ft
( ) ( )f t F s=
No.
()ft
( ) ( )f t F s=
1
1
1
s
18
sin( )kt a+
22
cos( ) sin( )k a s a
sk
+
+
2
n
t
n entero positivo
1
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n
n
s+
19
cos( )kt a+
22
cos( ) sin( )s a k a
sk
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3
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3
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20
3
cosh( ) sinh( )
2
kt kt kt
k
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2
22
1
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t
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2
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k
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2
22
s
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22
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2
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1
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n
n
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23
sinh( ) cosh( )kt kt kt+
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2
2
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7
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22
k
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24
1
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2
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3
2
22
s
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22
s
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25
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( )
22
2
22
sk
sk
+
9
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22
k
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8
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k
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3
22
s
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10
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22
s
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k
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22
1
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22
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28
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2 2 2
1
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22
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( )
22
sin( ) sin( ) a bt b at
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2 2 2 2
1
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13
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2
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k
2 2 2
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30
22
cos( ) cos( ) bt at
ab
( )( )
2 2 2 2
s
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14
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22
2 2 2
()
sk
sk
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31
( )
22
5
sin( ) 3 cos( )
8
k t kt kt kt
k
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2 2 3
1
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15
3
sin( ) cos( )
2
kt kt kt
k
2 2 2
1
()sk+
32
2
3
sin( ) cos( )
8
t kt kt kt
k
2 2 3
()
s
sk+
16
sin( ) cos( )
2
kt kt kt
k
+
2
2 2 2
()
s
sk+
33
22
3
(1 )sin( ) cos( )
8
k t kt kt kt
k
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2
2 2 3
()
s
sk+
17
2
3
sin( ) cos( )
8
t kt kt kt
k
2 2 3
()
s
sk+
34
2
3 sin( ) cos( )
8
t kt kt kt
k
3
2 2 3
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Transformada de Laplace

Definiciones integrales

Transformada de Laplace Transformada inversa de Laplace

0

( ) ( ) lím ( )

b st

F s f t b e f t dt

La variable s es en realidad una variable compleja,

pero se le trata como una constante en el proceso de

integración

( ) ( ) lím ( )

i st R (^) i

f t f t e F s ds

i

 

  

− − → (^) −

^ es un número real elegido de tal forma que todos

los polos de F(s) queden a la izquierda de la recta

vertical que pasa por .

Tabla de transformadas

No

f t ( )  f t ( )  = F s ( )^ No. f t ( )  f t ( )  = F s ( )

s

18 sin( kt + a )

2 2

k cos( ) a s sin( ) a s k

2 tn n entero positivo

1

n

n s +

19 cos( kt + a )

2 2

s cos( ) a k sin( ) a s k

3 t

4 s^3

 20 cosh( ) 3 sinh( )

kt kt kt k

2 22

sk

t s

 21 sinh( )

t kt

k ( 2 2 )^2

s sk

5 eat 1

sa

3

sinh( ) sin( ) 2

kt kt k

4 4

sk

6 t en^ at

n entero positivo^1

( ) n

n sa +

23 sinh( kt ) + kt cosh( kt )

2 2 22

2 ks sk

7 sin( kt )

2 2

k s + k

24 cosh( ) 1 sinh( )

kt + kt kt

3 2 22

s sk

8 cos(^ kt )

2 2

s s + k

25 t^ cosh(^ kt )

2 2 2 22

s k s k

9 sinh( kt )

2 2

k sk

3

sin( ) cos( ) 8

t kt kt kt k

2 23

s s + k

10 cosh(^ kt )

2 2

s sk

2

1 cos( kt ) k

s s + k

11 e at sin( kt )

( )^2

k sa + k

(^28) ( ) 3

kt sin kt k

s s + k

12 eat cos( kt )

( )^2

s a s a k

( 2 2 )

a sin( bt ) b sin( at ) ab a b

s + a s + b

13 sin( )

t kt k ( 2 2 )^2

s s + k

2 2

cos( bt ) cos( at ) a b

s s + a s + b

14 t cos( kt )^2

( 2 2 )^2

s k s k

5

sin( ) 3 cos( ) 8

k t kt kt kt k

2 2 3

( s + k )

3

sin( ) cos( ) 2

kt kt kt k

2 2 2

( s + k )

3

sin( ) cos( ) 8

t kt kt kt k

( 2 2 )^3

s s + k

16 sin( ) cos( )

2

kt kt kt k

+^2 ( 2 2 )^2

s s + k

3

(1 )sin( ) cos( ) 8

k t kt kt kt k

+ −^2

( 2 2 )^3

s s + k

3

sin( ) cos( ) 8

t kt kt kt k

( 2 2 )^3

s s + k

34 3 sin( ) 2 cos( )

t kt kt kt k

−^3

( 2 2 )^3

s s + k

No (^) f t ( )  f t ( )  = F s ( ) No. f t ( )  f t ( ) (^)  = F s ( )

(^3523) 2 3 sin^3 cos^32 3 2 2

at at e at at (^) e a

−  (^) − +   

3 3

s + a

(^4441) k^ 3 ( sin( kt )cosh( kt ) −cos( kt )sinh( kt )) 4 4

s + 4 k

(^3623) 2 3 sin^3 cos^32 3 2 2

at at e at at (^) e a

−  (^) − − +   

3 3

sa

(^45) erf t ( )^2 (^4 ) 1 2

s e (^) erf s s

3 sin 3 cos^32 3 2 2

at at e at at (^) e a

−  (^) + −   

3 3

s s + a

(^46) sin t t tan 1 1 s

− ^ 

3 sin 3 cos^32 3 2 2

at at e at at (^) e a

 −^ + 

3 3

s sa

(^47) ln( ) t ln s s

−^ +

 es la constante de

Euler- Mascheroni =0.5772156649015... 39 (^2) ( )^3

e bt^ eat

b a  t

s + a + s + b

(^48) ln 2 ( ) t ( ln)^2 6

s s s

(^40) eat erf ( at ) a

s sa

(^49) − (^) ( +ln t ) ln( ) s s (^41) erf at ( ) a

s s + a

( ) 2 2 ln 6

+ t +^ 

ln ( )^2 s s (^42) J 0 (^) ( kt ) 2 2

s + k

(^51) e at^ ebt t

ln s^ b s a

(^43) I (^) 0 ( kt ) 2 2

sk

e at^ ebtt

− (^) −− s + bs + a

Propiedades operacionales de la transformada de Laplace

Teorema Transformada de Laplace Transformada inversa de Laplace 1 Linealidad  C f 1 1 (^) ( ) t + C f 2 (^) 2 ( ) t + ... + C fn n ( ) t (^)  = C F s 1 1 ( ) + C F 2 2 ( ) s + ... + C Fn n ( ) s

− 1  C F s 1 1 ( ) + C F 2 2 ( ) s + ... + C Fn n ( ) s  = C f 1 1 ( ) t + C f 2 2 ( ) t + ... + C fn n ( ) t

2 Trasformadas de derivadas  f '( ) t  = sF s ( ) − f (0)

 f ''( ) t  = s F s^2 ( ) − sf (0) − f '(0)

f^^ '''( ) t^ ^ =^ s F s^3 ( )^^ −^ s f^2^ (0)^ −^ sf^ '(0)^ − f ''(0) ( )  ( )^ ( )^1 (0)^2 '(0)^ ...^ (^ 1)(0) f n^ t = s F sn^ − sn −^ fsn −^ f − − fn

3 Transformada de la integral

0

t (^) f ( ) d F s ( ) s

 

   1 0

F s ( )^ tf ( ) d s

− ^  =  

   4 Primer teorema de traslación  e f tt ( ) (^)  =  f t ( )  (^) → − s 1 = F s ( ) (^) s → − s a = F s ( − a )

− (^1)  F s ( − a )  = eat − (^1)  F s ( )  = eat f t ( )

Trasformada de la función escalón

unitario

t a U t a t a

^ ^ 

 ( ) e^ as U t a s

− − =

1^ e^ as U t ( a ) s

− ^ − 

 =^ −

5 Segundo teorema de traslación  f t U t ( ) ( − a )  = eas^^  f t ( + a )  = easF s ( )  f t ( − a U t ) ( − a )  = e −^ as^  f t ( )  = easF s ( )