時域,頻域,復域以及對應的數學模型

時域–微分方程

時域也可通過拉普拉斯變換轉換到復域當中,將微分方程求解轉變爲代數方程求解
然後再通過反拉普拉斯變換求解出方程的解。

頻域–傅立葉變換

傅立葉變換是輕量版的拉普拉斯變換。

傅立葉變換有限制條件,就是函數一定要在指定的區間收斂,或者說有界。
假設一個函數比如單位階躍函數,在自變量小於0的時候爲0,在自變量大於0的時候爲1,雖然這個函數有界,但是對它在
(-INF,INF)做積分,所得到的函數不收斂,是發散的,然而傅立葉變換的條件卻要求函數在(-INF,INF)的積分是有界的,所以無法進行傅立葉變換了嗎?答案當然是否定的,自然界太多的函數如果都因爲積分不收斂,那麼傅立葉變換也不至於能璀璨數學界幾百年,那麼用什麼方法呢?既然你這個函數積分後不收斂,那麼我們就找一個函數與之相乘,於是我們想到了指數函數,先問是不是,再問爲什麼?這纔是學習的過程,我們發現當函數乘以指數函數(a<0,表示指數衰減)後,比如單位階躍函數乘以指數函數,在自變量大於0的時候爲1,變成了自變量大於0時函數逐漸衰減,並且趨向於0,那麼將其在(-INF,INF)積分後所得到的函數肯定收斂,這時函數滿足傅立葉變換的條件,可以對其進行傅立葉變換。

復域–拉普拉斯變換

前面所說的傅立葉變換是輕量版的拉普拉斯變換,就是因爲在對一個函數進行傅立葉變換的時候,還要讓該函數滿足一定的條件。
而使用拉普拉斯變換的時候則完全不用考慮條件,所以拉普拉斯變換是對傅立葉變換的延伸和擴展。

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