라플라스 변환(Laplace transform)은 어떠한 함수 f ( t ) 에서 다른 함수로의 변환으로, 선형 동역학계와 같은 미분 방정식을 풀 때 유용하게 사용된다.
피에르시몽 라플라스의 이름을 따 붙여졌다.
라플라스 변환을 이용하면, 미분 방정식을 계수방정식으로 변환하여, 문제들을 쉽게 해결할 수 있는 장점이 있다. 초기값 문제의 경우 일차적으로 일반해를 구하는 단계가 필요없게 되고, 비제차 미분방정식의 경우에는 대응하는 제차미분방정식을 먼저 풀 필요가 없다. 라플라스 변환은 주어진 식을 간단한 식으로 변환한 뒤, 변형된 식을 푼다. 그리고 그렇게 풀어진 해를 다시 원식으로 변환한다.
함수 의 라플라스 변환은 모든 실수 t ≥ 0 에 대해, 다음과 같은 함수 로 정의된다.
여기서 는 를 간단히 나타낸 것이고 복소수 , σ와 ω는 실수이다.
실제 사용시에는 엄밀히 정확하지는 않지만 로 표기하기도 한다.
참고: 는 층계 함수이다.
함수 의 라플라스 변환을 라 하면 다음 식을 통해 로부터 를 구할 수 있다.
하지만 보통 위의 계산을 직접 하기 보다는 이미 알려져 있는 라플라스 변환들을 이용해 역변환을 구하는 것이 쉽다. 예를 들어
로 가 주어져 있는 경우 부분분수 분해를 통해
를 얻게되고 라플라스 변환의 선형성으로부터 는 다음과 같다.
다음과 같은 차 연립 상미분 방정식을 고려하자
양변에 라플라스 변환을 취하면
이고 이를 에 관해 정리하면
이다. 따라서, 는 다음과 같다.
This article uses material from the Wikipedia 한국어 article 라플라스 변환, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). 별도로 명시하지 않은 경우, 내용은 CC BY-SA 4.0에 따라 사용할 수 있습니다. Images, videos and audio are available under their respective licenses.
®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki 한국어 (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.