逆ラプラス変換電卓
MiniWebtoolの逆ラプラス変換計算ツールでF(s)からf(t)を求められます。周波数領域から時間領域への変換を理解できるよう、段階的な解法と図を示します。
使い方がわからないときはAIに聞く
下に F(s) を入力すると、段階的な解法とともに f(t) が得られ、時間領域の関数のグラフも表示されます。
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逆ラプラス変換電卓
**逆ラプラス変換電卓**へようこそ。これは、関数を複素周波数領域 \( F(s) \) から時間領域 \( f(t) \) に戻すための強力なツールです。エンジニア、数学者、物理学者、および微分方程式、制御システム、回路解析、信号処理に取り組む学生にとって不可欠です。
一目でわかる
逆ラプラス変換電卓は、周波数領域の関数F(s)を、時間領域の関数f(t)に変換します。段階的な計算過程と、F(s)とf(t)の両方のグラフを表示します。
| 機能 | できること | 向いている用途 |
|---|---|---|
| F(s)の入力 | 変数にsを使い、+、-、*、/、^、括弧、exp、sin、cos、sqrt、log、pi、Eを用いてF(s)を入力します。 | 伝達関数や変換対を書かれたとおりに入力するとき |
| 対応する形 | s領域の式の中の有理関数、指数関数、三角関数、およびそれらの組合せに対応します。 | 微分方程式と回路解析の問題 |
| 時間領域の結果 | 記号計算によって求めたf(t)を返します。 | 線形常微分方程式の閉形式の解を求めるとき |
| 段階的な解答 | 数学的な説明とともに、計算の過程を示します。 | 結果に至った過程をたどるとき |
| 2つのグラフ | 時間領域の関数f(t)と、周波数領域の関数F(s)を描きます。 | システムの2つの表現を比べるとき |
| プリセット | よく使われる変換のプリセットが、F(s)のサンプル式を入力して、すぐに試せるようにします。 | 独自の関数を入力する前にツールを試すとき |
逆ラプラス変換とは何ですか?
**逆ラプラス変換**は、ラプラス変換操作を逆に行うものです。s領域(複素周波数領域)の関数 \( F(s) \) が与えられると、対応する時間領域関数 \( f(t) \) を求めます。これは、定数係数を持つ線形微分方程式を解くための基本です。
正式な定義
実際には、この等高線積分の直接評価はめったに行われません。代わりに、既知の変換対の表と代数的操作手法を使用して逆変換を求めます。
主な性質
一般的な変換対
| \( F(s) \) | \( f(t) = \mathcal{L}^{-1}\{F(s)\} \) |
|---|---|
| \( \dfrac{1}{s} \) | \( 1 \) |
| \( \dfrac{n!}{s^{n+1}} \) | \( t^n \) |
| \( \dfrac{1}{s - a} \) | \( e^{at} \) |
| \( \dfrac{b}{s^2 + b^2} \) | \( \sin(bt) \) |
| \( \dfrac{s}{s^2 + b^2} \) | \( \cos(bt) \) |
| \( \dfrac{b}{(s-a)^2 + b^2} \) | \( e^{at}\sin(bt) \) |
| \( \dfrac{s-a}{(s-a)^2 + b^2} \) | \( e^{at}\cos(bt) \) |
この電卓の使い方
- F(s)を入力: 標準的な数学表記を使用して関数を入力します。指数には
^、乗算には*、および標準的な関数名を使用してください。 - 計算をクリック: ボタンを押して、数式処理を使用して逆ラプラス変換を計算します。
- 結果を確認: 時間領域関数 \( f(t) \)、段階的な解法、および両方の関数のグラフによる可視化を確認します。
応用
- 制御システム: 伝達関数を時間領域の挙動に変換してシステム応答を解析
- 回路解析: RLC回路を解き、過渡応答を決定
- 信号処理: フィルタ応答と信号変換を理解
- 微分方程式: 定数係数を持つ常微分方程式(ODE)の閉形式解を導出
- 機械システム: 振動、減衰、および機械的応答を解析
入力構文ガイド
- 基本演算子:
+,-,*,/,^(累乗) - 括弧: グループ化には
(と)を使用 - 変数: 複素周波数変数として
sを使用 - 関数:
exp(x),sin(x),cos(x),sqrt(x),log(x) - 定数: \(\pi\) には
pi、ネイピア数(オイラー数)にはEを使用
よくある質問
逆ラプラス変換とは何ですか?
逆ラプラス変換は、関数 F(s) を複素周波数領域(s領域)から時間領域 f(t) に戻す数学的操作です。これはラプラス変換の逆であり、工学や物理学における微分方程式を解くために不可欠です。
逆ラプラス変換電卓の使い方は?
標準的な数学表記(例:1/(s-7), s/(s^2+4), exp(-2*s)/s)を使用して関数 F(s) を入力してください。「計算」をクリックすると、逆ラプラス変換 f(t) とともに、段階的な解法や、周波数領域と時間領域の両方の関数の可視化結果が得られます。
どのような種類の関数がサポートされていますか?
この電卓は、有理関数(多項式割る多項式)、指数関数、s領域の式に埋め込まれた三角関数、およびそれらの組み合わせをサポートしています。一般的な形式には、1/(s-a)、n!/(s^(n+1))、s/(s^2+b^2)、およびより複雑な式が含まれます。
逆ラプラス変換の数学的定義は何ですか?
正式な定義は \( f(t) = \mathcal{L}^{-1}\{F(s)\} = \frac{1}{2\pi i} \int_{\gamma - i\infty}^{\gamma + i\infty} e^{st} F(s) \, ds \) であり、積分は複素平面上の等高線積分です。実際には、積分の直接評価ではなく、変換表や代数的手法が使用されます。
なぜ逆ラプラス変換は工学において重要なのか?
エンジニアは、線形時不変システムの解析、回路問題の解決、制御システムの設計、信号処理の理解に逆ラプラス変換を使用します。これは、s領域の代数方程式を時間領域の微分方程式の解に戻します。
このコンテンツ、ページ、またはツールを引用する場合:
"逆ラプラス変換電卓"(https://MiniWebtool.com/ja/逆ラプラス変換電卓/)、MiniWebtool、https://MiniWebtool.com/
提供:MiniWebToolチーム 更新日:2026年1月24日
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