Kalkulator Transformasi Laplace

Q: Apa itu Transformasi Laplace?

Transformasi Laplace adalah transformasi integral yang mengubah fungsi waktu f(t) menjadi fungsi frekuensi kompleks F(s). Ini didefinisikan sebagai F(s) = integral dari 0 sampai tak terhingga dari e^(-st) * f(t) dt. Transformasi ini banyak digunakan dalam teknik dan fisika untuk memecahkan persamaan diferensial dan menganalisis sistem invarian waktu linier.

Q: Kapan saya harus menggunakan Transformasi Laplace?

Transformasi Laplace sangat berguna untuk memecahkan persamaan diferensial biasa linier dengan koefisien konstan, menganalisis sistem kontrol dan perilaku sirkuit, mempelajari pemrosesan sinyal dan respons sistem, mengubah masalah domain waktu yang kompleks menjadi masalah aljabar yang lebih sederhana di domain s, dan menganalisis stabilitas sistem melalui lokasi kutub (poles).

Q: Apa itu Wilayah Konvergensi (ROC)?

Wilayah Konvergensi (Region of Convergence atau ROC) adalah kumpulan nilai s (frekuensi kompleks) di mana integral transformasi Laplace konvergen. ROC sangat penting untuk menentukan stabilitas sistem dan untuk mengidentifikasi fungsi asli secara unik dari transformasinya. Umumnya, untuk sinyal kausal, ROC meluas ke kanan dari kutub paling kanan.

Q: Bagaimana cara memasukkan fungsi di kalkulator ini?

Gunakan notasi matematika standar dengan 't' sebagai variabel waktu. Fungsi yang didukung meliputi: exp(x) untuk eksponensial, sin(x) dan cos(x) untuk trigonometri, sinh(x) dan cosh(x) untuk hiperbolik, sqrt(x) untuk akar kuadrat, log(x) atau ln(x) untuk logaritma natural. Gunakan * untuk perkalian, ^ atau ** untuk eksponen, dan tanda kurung untuk pengelompokan.

Q: Apa saja sifat-sifat utama Transformasi Laplace?

Sifat-sifat utama meliputi Linearitas (L{af + bg} = aF + bG), Pergeseran Waktu (L{f(t-a)u(t-a)} = e^(-as)F(s)), Pergeseran Frekuensi (L{e^(at)f(t)} = F(s-a)), Diferensiasi (L{f'(t)} = sF(s) - f(0)), Integrasi (L{integral f} = F(s)/s), dan Konvolusi (L{f*g} = F(s)G(s)).

Q: Apa hubungan antara transformasi Laplace dan Fourier?

Transformasi Fourier adalah kasus khusus dari transformasi Laplace ketika s = jw (murni imajiner). Transformasi Laplace lebih umum dan dapat menangani fungsi yang tumbuh secara eksponensial, sedangkan transformasi Fourier mengharuskan fungsi dapat diintegralkan secara mutlak. Transformasi Laplace bersifat bilateral atau unilateral, dengan versi unilateral (mulai dari 0) paling umum dalam teknik.

Hitung transformasi Laplace secara instan dengan solusi langkah demi langkah yang mendetail, prasetel fungsi interaktif, dan visualisasi ganda fungsi domain waktu dan domain frekuensi.

Kalkulator Transformasi Laplace

Embed Kalkulator Transformasi Laplace Widget

Tentang Kalkulator Transformasi Laplace

Selamat datang di Kalkulator Transformasi Laplace, alat matematika yang ampuh untuk menghitung transformasi Laplace dengan solusi langkah demi langkah yang mendetail dan analisis visual. Baik Anda seorang mahasiswa teknik, fisikawan, atau peneliti, kalkulator ini menyederhanakan transformasi integral yang kompleks dan membantu Anda memahami transformasi dari domain waktu ke domain frekuensi.

Apa itu Transformasi Laplace?

Transformasi Laplace adalah transformasi integral yang mengubah fungsi waktu $ f(t) $ menjadi fungsi frekuensi kompleks $ F(s) $. Dinamakan setelah Pierre-Simon Laplace, operasi matematika ini sangat mendasar dalam teknik, fisika, dan matematika terapan untuk memecahkan persamaan diferensial dan menganalisis sistem.

Definisi Transformasi Laplace

$$F(s) = \mathcal{L}\{f(t)\} = \int_0^\infty e^{-st} f(t) \, dt$$

Transformasi ini mengubah diferensiasi dan integrasi dalam domain waktu menjadi operasi aljabar sederhana dalam domain s, sehingga sangat berharga untuk memecahkan masalah yang kompleks.

Sifat-sifat Utama Transformasi Laplace

Memahami sifat-sifat ini membantu Anda bekerja secara efisien dengan transformasi Laplace:

Properti	Domain Waktu	Domain s
Linearitas	$ af(t) + bg(t) $	$ aF(s) + bG(s) $
Turunan Pertama	$ f'(t) $	$ sF(s) - f(0) $
Turunan Kedua	$ f''(t) $	$ s^2F(s) - sf(0) - f'(0) $
Integrasi	$ \int_0^t f(\tau)d\tau $	$ \frac{F(s)}{s} $
Pergeseran Waktu	$ f(t-a)u(t-a) $	$ e^{-as}F(s) $
Pergeseran Frekuensi	$ e^{at}f(t) $	$ F(s-a) $
Konvolusi	$ (f * g)(t) $	$ F(s) \cdot G(s) $
Nilai Awal	$ f(0^+) $	$ \lim_{s\to\infty} sF(s) $
Nilai Akhir	$ \lim_{t\to\infty} f(t) $	$ \lim_{s\to 0} sF(s) $

Pasangan Transformasi Laplace Umum

Berikut adalah tabel referensi pasangan transformasi yang sering digunakan:

Tabel Referensi Transformasi

f(t)	F(s)	Deskripsi
`1`	`1/s`	Fungsi langkah satuan (konstan)
`t`	`1/s²`	Fungsi ramp
`t^n`	`n!/s^(n+1)`	Fungsi pangkat
`exp(a*t)`	`1/(s-a)`	Eksponensial
`sin(b*t)`	`b/(s²+b²)`	Fungsi sinus
`cos(b*t)`	`s/(s²+b²)`	Fungsi kosinus
`exp(-at)sin(b*t)`	`b/((s+a)²+b²)`	Sinus teredam
`exp(-at)cos(b*t)`	`(s+a)/((s+a)²+b²)`	Kosinus teredam
`texp(at)`	`1/(s-a)²`	t kali eksponensial
`sinh(a*t)`	`a/(s²-a²)`	Sinus hiperbolik
`cosh(a*t)`	`s/(s²-a²)`	Kosinus hiperbolik

Cara Menggunakan Kalkulator Ini

Masukkan fungsi: Ketik fungsi domain waktu $ f(t) $ Anda menggunakan variabel t. Gunakan notasi standar seperti exp(-2*t)*sin(3*t).
Gunakan prasetel: Klik tombol prasetel apa pun untuk memuat fungsi umum dengan cepat untuk pengujian atau pembelajaran.
Hitung: Klik "Hitung Transformasi Laplace" untuk menghitung $ F(s) $ secara simbolis.
Tinjau hasil: Periksa $ F(s) $ yang dihasilkan, derivasi langkah demi langkah, dan visualisasi grafis.
Analisis: Pelajari plot ganda yang menunjukkan representasi domain waktu dan domain frekuensi.

Fungsi dan Sintaks yang Didukung

exp(x) - Fungsi eksponensial $ e^x $
sin(x), cos(x), tan(x) - Fungsi trigonometri
sinh(x), cosh(x), tanh(x) - Fungsi hiperbolik
sqrt(x) - Akar kuadrat $ \sqrt{x} $
log(x) atau ln(x) - Logaritma natural
t^n atau t**n - Fungsi pangkat
* untuk perkalian, / untuk pembagian
Tanda kurung () untuk pengelompokan

Penerapan Transformasi Laplace

Penerapan Teknik

Sistem Kontrol: Menganalisis fungsi transfer, stabilitas, dan respons sistem
Sirkuit Listrik: Memecahkan sirkuit RLC dan analisis transien
Sistem Mekanik: Memodelkan getaran, redaman, dan osilasi paksa
Pemrosesan Sinyal: Desain filter dan analisis respons frekuensi

Penerapan Fisika

Perpindahan Panas: Memecahkan persamaan difusi
Mekanika Kuantum: Solusi persamaan Schrodinger yang bergantung pada waktu
Elektromagnetik: Perambatan gelombang dan analisis saluran transmisi

Penerapan Matematika

Persamaan Diferensial: Mengubah ODE menjadi persamaan aljabar
Persamaan Integral: Memecahkan persamaan Volterra dan Fredholm
Fungsi Khusus: Menurunkan sifat-sifat Bessel, Legendre, dan fungsi lainnya

Memahami Wilayah Konvergensi (ROC)

Wilayah Konvergensi (Region of Convergence atau ROC) adalah kumpulan nilai $ s $ di mana integral transformasi Laplace konvergen. ROC sangat penting untuk:

Menentukan apakah suatu sistem stabil (ROC mencakup sumbu imajiner)
Mengidentifikasi fungsi asli secara unik dari transformasinya
Membedakan antara sinyal kausal dan non-kausal

Untuk sinyal kausal (fungsi yang bernilai nol untuk $ t < 0 $), ROC meluas ke kanan dari kutub paling kanan di bidang s.

Transformasi Laplace Terbalik (Inverse)

Transformasi Laplace terbalik memulihkan fungsi domain waktu asli dari representasi domain s-nya:

Transformasi Laplace Terbalik

$$f(t) = \mathcal{L}^{-1}\{F(s)\} = \frac{1}{2\pi j}\int_{\sigma-j\infty}^{\sigma+j\infty} e^{st} F(s) \, ds$$

Dalam praktiknya, transformasi terbalik sering dihitung menggunakan dekomposisi pecahan parsial dan tabel pencarian pasangan transformasi yang diketahui.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa itu Transformasi Laplace?

Transformasi Laplace adalah transformasi integral yang mengubah fungsi waktu $ f(t) $ menjadi fungsi frekuensi kompleks $ F(s) $. Ini didefinisikan sebagai $ F(s) = \int_0^\infty e^{-st} f(t) \, dt $. Transformasi ini banyak digunakan dalam teknik dan fisika untuk memecahkan persamaan diferensial dan menganalisis sistem linier invarian waktu.

Kapan saya harus menggunakan Transformasi Laplace?

Transformasi Laplace sangat berguna untuk memecahkan persamaan diferensial biasa linier dengan koefisien konstan, menganalisis sistem kontrol dan perilaku sirkuit, mempelajari pemrosesan sinyal dan respons sistem, mengubah masalah domain waktu yang kompleks menjadi masalah aljabar yang lebih sederhana di domain s, dan menganalisis stabilitas sistem melalui lokasi kutub.

Apa itu Wilayah Konvergensi (ROC)?

Wilayah Konvergensi (Region of Convergence atau ROC) adalah kumpulan nilai $ s $ di mana integral transformasi Laplace konvergen. ROC sangat penting untuk menentukan stabilitas sistem dan untuk mengidentifikasi fungsi asli secara unik dari transformasinya. Umumnya, untuk sinyal kausal, ROC meluas ke kanan dari kutub paling kanan.

Bagaimana cara memasukkan fungsi di kalkulator ini?

Gunakan notasi matematika standar dengan t sebagai variabel waktu. Fungsi yang didukung meliputi: exp(x) untuk eksponensial, sin(x) dan cos(x) untuk trigonometri, sinh(x) dan cosh(x) untuk hiperbolik, sqrt(x) untuk akar kuadrat, log(x) atau ln(x) untuk logaritma natural. Gunakan * untuk perkalian, ^ atau ** untuk eksponen, dan tanda kurung untuk pengelompokan.

Apa saja sifat-sifat utama Transformasi Laplace?

Sifat-sifat utama meliputi Linearitas, Pergeseran Waktu, Pergeseran Frekuensi, Diferensiasi (mengubah turunan menjadi perkalian dengan s), Integrasi (mengubah integral menjadi pembagian dengan s), dan Konvolusi (mengubah konvolusi menjadi perkalian). Sifat-sifat ini membuat transformasi Laplace sangat kuat untuk memecahkan persamaan diferensial.

Apa hubungan antara transformasi Laplace dan Fourier?

Transformasi Fourier adalah kasus khusus dari transformasi Laplace ketika $ s = j\omega $ (murni imajiner). Transformasi Laplace lebih umum dan dapat menangani fungsi yang tumbuh secara eksponensial, sedangkan transformasi Fourier mengharuskan fungsi dapat diintegralkan secara mutlak. Transformasi Laplace unilateral (mulai dari 0) adalah yang paling umum dalam aplikasi teknik.

Sumber Daya Tambahan

Kutip konten, halaman, atau alat ini sebagai:

"Kalkulator Transformasi Laplace" di https://MiniWebtool.com/id/kalkulator-transformasi-laplace/ dari MiniWebtool, https://MiniWebtool.com/

oleh tim miniwebtool. Diperbarui: 19 Jan 2026

Anda juga dapat mencoba Penyelesai Matematika AI GPT kami untuk menyelesaikan masalah matematika Anda melalui pertanyaan dan jawaban dalam bahasa alami.

Alat terkait lainnya:

Kalkulator Konvolusi

Kalkulator Transformasi Laplace Invers

Kalkulator Deret Taylor

Properti	Domain Waktu	Domain s
Linearitas	\( af(t) + bg(t) \)	\( aF(s) + bG(s) \)
Turunan Pertama	\( f'(t) \)	\( sF(s) - f(0) \)
Turunan Kedua	\( f''(t) \)	\( s^2F(s) - sf(0) - f'(0) \)
Integrasi	\( \int_0^t f(\tau)d\tau \)	\( \frac{F(s)}{s} \)
Pergeseran Waktu	\( f(t-a)u(t-a) \)	\( e^{-as}F(s) \)
Pergeseran Frekuensi	\( e^{at}f(t) \)	\( F(s-a) \)
Konvolusi	\( (f * g)(t) \)	\( F(s) \cdot G(s) \)
Nilai Awal	\( f(0^+) \)	\( \lim_{s\to\infty} sF(s) \)
Nilai Akhir	\( \lim_{t\to\infty} f(t) \)	\( \lim_{s\to 0} sF(s) \)

Kalkulator Transformasi Laplace

Ad blocker Anda mencegah kami menampilkan iklan

Tentang Kalkulator Transformasi Laplace

Apa itu Transformasi Laplace?

Sifat-sifat Utama Transformasi Laplace

Pasangan Transformasi Laplace Umum

Tabel Referensi Transformasi

Cara Menggunakan Kalkulator Ini

Fungsi dan Sintaks yang Didukung

Penerapan Transformasi Laplace

Penerapan Teknik

Penerapan Fisika

Penerapan Matematika

Memahami Wilayah Konvergensi (ROC)

Transformasi Laplace Terbalik (Inverse)

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa itu Transformasi Laplace?

Kapan saya harus menggunakan Transformasi Laplace?

Apa itu Wilayah Konvergensi (ROC)?

Bagaimana cara memasukkan fungsi di kalkulator ini?

Apa saja sifat-sifat utama Transformasi Laplace?

Apa hubungan antara transformasi Laplace dan Fourier?

Sumber Daya Tambahan

Alat terkait lainnya:

Kalkulus:

Alat unggulan: