calculus- ODEs (Laplace transform)
35
1098
1

Lecture ตามที่อาจารย์สอน
ปี1 สาขาเมคาทรอนิกส์ มอ.หาดใหญ่
กระดาษโน๊ตและสติกเกออร์น่ารักๆจากร้าน kissmyproduct(twitter) kiss.myproduct(IG)

ノートテキスト
ページ1:
Laplace transform 1+ / 02 / 2565 INTRODUCTION f(r) L(f) f(1) L(f) "Oliver Heaviside" was an English mathematician and physicist s 1 1 1/s 7 cos of Laplace transforms are invaluable for any engineer's mathematical toolbox as they make solving linear ODEs and related initial value problems, as well as systems of linear ODEs, much easier. S Applications: electrical networks, springs, mixing problems, signal processing, and other areas of engineering and physics. C HE R 2 ww Driving force Dashpot (damping) I 1/32 w 8 sin of 3 2 21/53 9 cosh at 52 – 2 e 10 sinh at 2-a2 4 (n-0, 1,-) +1 ra T(a+1) 5 11 = (a positive) @+1 6 sa 12 s-a cos et (s-a)²+2 w 12 et sin of (s-a)2+2 2 PROPERTIES OF LAPLACE TRANSFORM 0 (Equilibrium 1. Linear operator L{of, (t)+bf,(t)} = al { f,(t)} + b² {f,{e}} position) Q Where a, b is constant coefficients f(t)=4t2-3cos(t)+5e L{4t 2-3 cost+5e"} = 4L {t2}-3L {cost} +5L {e} 8 F(s) = 3s s+1 5 s+1 DEFINITION OF THE LAPLACE TRANSFORM Laplace transforms is a mathematical operation that is used to "transform" a variable (such as x, or y, or z, or t) to a parameter (s)- transform ONE variable at a time. Mathematically, it can be expressed as: f(t) function F(s) function -st L{f(t)} = F(s) = =Se™ f(t)dt 0 2. Shifting property L{1,(t)}=L{e"ƒ,(t)} = F(s-a) f(t) = et sin(at) Where a is the shifting factor ➡L{f(t)}=L{e sin(at)} 3. Change of scale property {f(at)} = F +0 f(t)=sin(3t) a F(s)= (s-2)²+a2 Where a is scale factor for the change L{f(t)}=L{sin(3t)} F(s)=1. 1 3 s²+9 +1 Examples 1 f(t) 1,t≥0 L₤1] = = = 2 f(t) t2,t≥0 = f(t) eat,t≥0 Lɛ뺪¡ · Ïëˆê'¡ dt - je f(t) coswt,t≥0 (-stat . -st Lfcoswt = cos wit 43 t≥o 11 / 02 / 2565 INVERSE LAPLACE TRANSFORM (570) From here = (570) (-s+a) Laplace transform 00 -st to here L{f(t)} = √e¯* f(t)dt = F(s) 0 S (579) to here s-a -st e (-scosit + wsin wt) (-5)²+10² I (570) Inverse Laplace transform From here 80 -st L{f(t)} = √e* f(t)dt = F(s) 0
ページ2:
Laplace transform Inverse Laplace transform L'FIS? Step 4 -t fit) = case 3 -2+ 2e2te20 Complex or Imaginary -2t SOLUTION OF INITIAL VALUE PROBLEM ODES To solve initial value problems for linear differential equations with constant coefficients F(5) = 2 < (4)(4)(5) => complex mm 5(5²+25+5) S step 1 patial fraction F(S) = 3 = k1 + 5(53725+5) K25 + k> 52+23+5 ① Driving force Dashpot (damping) 2 step 2 And k₁ K2 K3 900; K₁ = ; 3 3 = = K₁ = k1 (5²+25+5)+(k₂s + ₤3) (5) 3 = 5k1 Differential equation y(t) L Initial value Algebraic equation Y(s) Solve y=0 (Equilibrium position) Differential equation y(t) Initial value = 3 = 0 = (5+25+5)+(25 +375 35 +5 +3 + K25 +135 (+2)² + (+3)5 +3 (3+k²)² + (b +ks)5 Algebraic equation Y(s) 3+k2 K₂ = -3 K1 K2 K3 to ① step 3 F61= F(57= S (5+2) 5²+25+5 3 [(5+1)+()(2)] - 5 5+17²+2² 2 L-1 Y(S) y(t) Solution (n-1) aytay ++ay" +ay'+ay=r(t) when a, a, a, and a, are the constant y(0)=K₁,y'(0) =K₁‚y”(0)=K₂, y² (n-1) (0) = K aL{y}+{y}+_+₁₂L{y"}+a‚L{y}+a¸L{y} = L{r(t)} The derivatives of y't) (2) ({y}{y(t)}-y(0)-sy (0)-(0) The first and second derivatives of y(t) (2) L{y}={y(t)}-sy(0) -y (0) (3) Lyst{y(t))-y(0) STEPS OF THE LAPLACE TRANSFORM METHOD t-space Given problem y"-y=t y(0)=1 y'(0) =1 s-space Subsidiary equation (82-1)Y 8+1+1/82 step 4 Inverse Laplace transfrom LF(S) f(t)= Solution of given problem y(t) = a + sinh tật Solution of subsidiary equation Y L{y(t)) =Y(s) S
ページ3:
Laplace transform PARTIAL FRACTION METHOD The expression of F(s) to be inversed should be in partial fractions as: Examples case 1 Real and Distinct P(s) F(s) = Q(s) F(S) = (5+1)(5+2) step 1 partial fraction *** where polynomial P(s) is at least one order less than the order of polynomial Q(s) F (S) = 2 K1 ke (5+1)(5+2) (5+17 (5+2) S F(s)= s² + 2s² + 6s+7 s²+s+5 P(s) bs+bs m-1 +...+b₁s+b₁₂ steps Find ka and k₂ F(s)= 2 Q(s) as tas +...+as+a₁ 2 m≤n = (K1+k² ) (5+1) (S+2). 5+1 5+2 2 P(s) A₁ A₂ A F(s) =(s+1)+ F(s)= + +.... + s²+s+5 Q(s) s-a₁ S-a, s-a S = -1 j 2 == x-3x+7 0 – 16 Proper x-5 Not proper www. 2x²+7' x 2 x-5 - งของ 2 ส่วน Jurino สวยอะค่ะ ส่วน = ยู ใช้ธนบ เยาว +10 X-52+0x+ ง = K₁(S+2)+ k₂CS+1) K16-1+27 k1 = 2 5= -2 2 K2(-2+1) k2 = -2 Step 3 k and k₂ to ① FC57 = 2 5+1 (-2) 5+2 ถ้ากําลังของเศษมากกว่าสาน เราต้องน่าไปหารยาวก่อน 0 + 1 + 1 คน เข้าใช้ ไม่ได้ ตอนที่ 15 ไป จน step 4 F(t) = 2ce7 f(+1 = Inverse Laplace tranform [F(S) (-27(02) case 2 Real and Repeated P(s) L'[F(s)]=L' =[¹ +L₁ Ą₂ A 2+...+[1 F(57 2 Q(s) s-a₁ s-a (5+1)(5+272 step 1 Patial fraction Case 1. Roots of the Denominator of F (s) are Real and Distinct F($) 2 k1 N(s) F(s) = (s + p₁ ) (s + p₂ ) ... (s +p₁) step 2 (5+1715+232 S+1 + kz (5+212 + k3 S+2 เปิด รา 2 Case 2. Roots of the Denominator of F (s) are Real and Repeated F(s)= N(s) (s+p) Case 3. Roots of the Denominator of F (s) are Complex or Imaginary 2 = 5=-1; 2 find ka kz k3 =K₁(-1+23 + K₂(5+1) + K3 (5+1) (5+2) K₁ < 2 5=-2; 2 == K2(-2+1) N(s) s₁ = -σ±jw F(s) = s(s² +as+c) as+bs+c b² 4 ac K₂ 4 -2 S=1, k₁ = 2, K2 = -2 ; 2 = 2(1+2)+ (-27(1+1) + k3 (1+1) (1+2) 2 = 18 + (-4) + 6k3 K₂ • -2 step 3 K1 K2 K3 to ① F(5) = 2 5+1 +(-2) +(-2) (5+272 (5+2) S
ページ4:
Laplace transform y" + ay' + by = rlt) when y(0) = ko, y'(0) = k₁ step 1 setting up the subsidiary equation y"+ y = sin (2t) 9107=29'107 = = 1 (Y(S) 5² - 54(0) - 4' (0)) + 9(Y(STS-420)) + b (Yes)) = R(S) (s+ as + b) Y(s) (s+a) y(0) - y' (0) = R(S) (s²+as+b)Y(S) = (s+α) y(0) + y' (o) + RS Step2 solution of the subsidiary equation by algebra LEY"}+ +4{4} S² YES? SY(0) 4'10) + Y(S) - S step 3 = L{ sin (2+)} 2 ✓ 5²+4 2 Y(S) = (sta)go + y'co) 5²+4 5+95 +6 RCS) 5²+as+b (5+174257 -25-1 = 2 transfer function 5274 Inverse Laplace Transfrom YES? Yet? (5²+974(57 = 2 + 25 +1 5²+4 51541573 + = + 5795+6 s²+as+b (5²+174(57 = 2 + 23(3+1+1+4) 5²+4 Examples YCS7= = 0 y" - y' - 2y = 0 410)=1 9'607=0 step 1 setting up the subsidiary equation |(5² (Y(S))-5(Y (0) - y' (07) - ((57 Y(S)-4(0)) - 2 (Y(57) (5-5-2) YCS) + (1-5)410)-4 (0) (5-5-2)4157 = 0 = -(1-5)4(0) + 4'10) 4057 YEST 2+(25+1)(5+47 (8²+4)(S²+17 = 25+5²+85+6 (54+4)(5+1) 32 25+5+89+6 (5²+4)(5²+17 253+5785+6 283+$²+85+6 25++85+1 = AS+B +C+D $2+4 5²+1 = (A≤+BX$²+1) +(CS+D) (5²+4) = AS³+AS+ Bs²+B+ ¿s³+ ACS + DS² + 4D = (A+)s³² + (B+D)² + (A+4d)S+B+4D step2 solution of the subsidiary equation by algebra 17 25³ = (A+)5³ 31 85 (A+adis Y(S) = -(1-5)4(0) 4'10) Atd 23 A+AC 8 (3) 52-5-2 -(1-5)(1) + 2) $² (B+P)s 4) B+ 4D (4) 0 B+D = 1-2) 52-5-2 Y(s) = S-1 (5-2715+17 A = 0 B = 2=2 D = Step 3 Inverse Laplace Transfrom YCS) Yet? Y(5) = 0+(-1) + 5²+4 25+ ½ Y(S) = 5-1 (5-2)(5+1) A + B 5²+1 (5-2) (5+1) 2 YC57 = 1(4) + 2(1)+3(4) 5²+1 5-1 = (S+1)A + (5-2)B S= -1 to 2 = (-1-2)B B = S= 2 to 1 j 2-1 = (2+1)A A = then Y(S7 = Yct) (5-2) + (5+1) 2t -t = + e Ans = +2 = f - ½ sin(2t) + 2 cos(t) + sin(t) 37 Y(t) = - ½ sin(2t) + cos(t) + sin(t) 2 S
ページ5:
S 2 y Laplace transform .(4) y = 0 ; y(07= 0, y'10>= 1, y "10700, y" 107=0 6241414-4243 = 0 54 4157-534(07-5² 407-54" (0) - 4" (107 - YEST (54-9745-5407-517-5807-0 (54-174(5)-52 = 0 YC57 = 0 1354-17 0 4(5) = 5² (52+1753-11 Y(S) (52+97152-17 AS+B + 5²+1 ds +D 5²-1 §² = = 05²+ 5² + 03+0 = 11 Os³ = (A+)5³ A+ C = 0― (17 (AS+B)(s²-17 + (ds +D) (5²+1) As²- AS + Bs²=B + 253 +25+ DS40 (A +ε 753³+ (B+D75² + (-A+C75-B+D 37 OS = (-A+C)s -A+C = 0 (3) 2 27 $²= (B+D)S 42 -B+D -(4) B+D=1(2) Ann (1), (2), (3), (4) Dilo A=0 Y(57 = 05+2 5²+1 + B = 1/2 c = 0 D = 1 Os+ S²-1 1 (1) 1 YC57 53341573 Ycti = = = 111) 2151 sin(t) + + + sinht 2 S
ページ6:
Laplace transform TABLE 6.2.1 Elementary Laplace Transforms f(t) = L−¹ {F(s)} F(s) = L {f(t)} Notes 1 1. 1 s> 0 Sec. 6.1; Ex. 4 1 2. eat S sa Sec. 6.1; Ex. 5 s-a 2 n! 3. ", na positive integer s>0 Sec. 6.1; Prob. 24 1+45 2 4. tp, p>-1 5. sin(at) 6. cos(at) 7. sinh(at) 8. cosh(at) 9. eat sin(bt) 10. eat cos(bt) г(p+1) s>0 SP+1 Sec. 6.1; Prob. 24 a s>0 s² + a²° Sec. 6.1; Ex. 7 s>0 Sec. 6.1; Prob. 5 a s>|a| Sec. 6.1; Prob. 7 $2 a² S $2 a²' s>|a| Sec. 6.1; Prob. 6 b (s-a)²+b2' s-a (s-a)²+b2' s> a Sec. 6.1; Prob. 10 s> a Sec. 6.1; Prob. 11 11. tea, na positive integer n! (s- a)"+1" s> a Sec. 6.1; Prob. 14 12. u(t)= 0 I<c e-cs (1 1 2 c s>0 Sec. 6.3 S 13. u(t)f(tc) 14. et f(t) 15. f(ct) 16. (f*g)(t) = f f(1-T)g(T) dT 17. 8(tc) 18. f(") (t) 19. (-1)" f(t) e-cs F(s) Sec. 6.3 F(s-c) Sec. 6.3 S LF (²), c> 0 Sec. 6.3; Prob. 17 F(s)G(s) e-cs Sec. 6.6 Sec. 6.5 s" F(s)-s" f(0) f(n-1) (0) Sec. 6.2; Cor. 6.2.2 F(n) (s) Sec. 6.2; Prob. 21
ความคิดเห็น
ล็อกอินเพื่อแสดงความคิดเห็นผลการค้นหาอื่น ๆ
สมุดโน้ตแนะนำ
ประวัติการเข้าดู
คำถามที่เกี่ยวข้องกับโน้ตสรุปนี้
มหาวิทยาลัย
วิศวกรรมศาสตร์
ช่วยบอกผมหน่อยครับ แคลคูลัส1 พืชคณิตเวกเตอร์ครับ
มหาวิทยาลัย
วิศวกรรมศาสตร์
พี่ๆครับคือผมอยากปรึกษาปัญหาของผมคือ ตอนนี้ผมอยู่ปี 1 พึ่งเริ่มเรียนไป 2สัปดาห์ผมไม่รู้เรียนเรยผมเรียนวิศวะ เพราะตอนมัธยมผมไม่ตั้งใจเรียนเรยเอาง่ายๆผมแถบไม่ได้ความรู้อะไรจากม.ปลายเรยครับ ผมควรทำไงดีครับ หาหนังสืออ่านหรือว่าทำไงดีครับเรียนพิเศษคงไม่มีเวลาหรือหาเรียนในยูทูปแนะนำหน่อยครับนั้นผมว่าผมไปไม่รอดแน่ช่วยผมหน่อยครับ🙏🙏🙏
มหาวิทยาลัย
วิศวกรรมศาสตร์
อยากเก่งแคลคูลลัสค่ะแต่ไม่รู้จะเริ่มจากตรงไหนดีช่วยแนะนำทีคะขอตั้งแต่เบื้องต้นเลยว่าควรเน้นจุดไหน
มหาวิทยาลัย
วิศวกรรมศาสตร์
ช่วยหนูด้วย หนูขาดเรียน1คาบเอง
มหาวิทยาลัย
วิศวกรรมศาสตร์
เนื้อหาที่จะอ่านก่อนเข้าเนียนวิศวะ มีเรื่องอะไรบ้างครับ หรือแนะนำหนังสือก็ได้นะครับขอบคุณครับ
News
มันสวยมาก