En matemáticas, la transformada de Laplace es una potente transformada integral que se utiliza para cambiar una función del dominio del tiempo al dominio s. La transformada de Laplace se puede utilizar en algunos casos para resolver ecuaciones diferenciales lineales con condiciones iniciales dadas.

Enfoque Consideremos primero la siguiente propiedad de la transformada de Laplace:

Se puede demostrar por inducción que

Ahora consideramos la siguiente ecuación diferencial:

con las condiciones iniciales dadas

Utilizando la linealidad de la transformada de Laplace, es equivalente reescribir la ecuación como

obteniendo

Resolviendo la ecuación para y sustituyendo por , se obtiene

La solución para «f»(«t») se obtiene aplicando la transformada inversa de Laplace a

Tenga en cuenta que si las condiciones iniciales son todas cero, es decir

entonces la fórmula se simplifica a

Un ejemplo Queremos resolver

con condiciones iniciales ”'f'“(0) = 0 y ”'f′“”(0)=0.

Observamos que

y obtenemos

La ecuación es entonces equivalente a

Deducimos

Ahora aplicamos la transformada inversa de Laplace para obtener

Bibliografía A. D. Polyanin, “'Handbook of Linear Partial Differential Equations for Engineers and Scientists”', Chapman & Hall/CRC Press, Boca Raton, 2002.

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