Transformada de Laplace

Introducción

Transformada inversa de Laplace

Traslación sobre el eje s

Existencia de la transformada

Propiedades de la transformada de Laplace

Sea f (t) una función definida para t ≥ 0 ; a la
expresión:

image

Teorema 1

La transformada de Laplace es un operador lineal: para cada función f (t) y g(t)
cuya transformada de Laplace exista y para cualesquiera constantes a y b, tenemos:

image

Demostración

image

por definición de la transformada: image

puesto que la integral también es lineal: image

Si £({f(t)}=F(s), entonces, £−1
{F(s)}=f(t) se llama trasformada inversa de F(s)

Ejemplo

Sea F(s)=3/s^2 Hallar f(t) tal que £−1 {3/s^2}=f(t)

Sabemos que: £−1 {1/s^2}=t

Por linealidad £ -1{3/s^2}=3£-1{1/s^2}. Entonces £-1{3/s^2}=3t

Por lo tanto f(t)=3t

Teorema 2: Traslación sobre el eje s (primer teorema de traslación).

Si £{f(t)}=F(s) entonces £{(e^at)f(t)}=F(s-a)

Demostración

image

Este teorema facilita encontrar transformadas sin resolver la integral, basta con
recorrer la función. Gráficamente se vería así:

image

Teorema 3

Sea f (t) de orden exponencial α en t ≥ 0. Sea f (t)
seccionalmente continua en t ≥ 0

image

Demostración:
Para cualquier entero positivo n, tenemos:

image

Como f (t) es seccionalmente continua en cada intervalo fi nito 0 ≤ ≤t n, la integral I1, existe. Para la integral I2 se cumple que:

image

Como f (t) es de orden exponencial α, existen M, α tales que: f (t) Me dt

image

Teorema 4

Transformada de la derivada de una función.

Si image

Demostración

image

image

Procediendo de la misma manera, obtenemos:

image

Generalizando:

image

Teorema 5

Transformada de la integral de una función. Sea f (t) una función seccionalmente
continua en t ≥ 0 y de orden exponencial α, y si £ () ( ) { } ft Fs = , entonces,

image

Demostración

image

Tomando transformada de Laplace:

image

image