In mathematical analysis, the initial value theorem is a theorem used to relate frequency domain expressions to the time domain behavior as time approaches zero.[1]
Let
- <math> F(s) = \int_0^\infty f(t) e^{-st}\,dt </math>
be the (one-sided) Laplace transform of ƒ(t). If <math>f</math> is bounded on <math>(0,\infty)</math> (or if just <math>f(t)=O(e^{ct})</math>) and <math>\lim_{t\to 0^+}f(t)</math> exists then the initial value theorem says[2]
- <math>\lim_{t\,\to\, 0}f(t)=\lim_{s\to\infty}{sF(s)}. </math>
Proofs
Proof using dominated convergence theorem and assuming that function is bounded
Suppose first that <math> f</math> is bounded, i.e. <math>\lim_{t\to 0^+}f(t)=\alpha</math>. A change of variable in the integral
<math>\int_0^\infty f(t)e^{-st}\,dt</math> shows that
- <math>sF(s)=\int_0^\infty f\left(\frac ts\right)e^{-t}\,dt</math>.
Since <math>f</math> is bounded, the Dominated Convergence Theorem implies that
- <math>\lim_{s\to\infty}sF(s)=\int_0^\infty\alpha e^{-t}\,dt=\alpha.</math>
Proof using elementary calculus and assuming that function is bounded
Of course we don't really need DCT here, one can give a very simple proof using only elementary calculus:
Start by choosing <math>A</math> so that <math>\int_A^\infty e^{-t}\,dt<\epsilon</math>, and then
note that <math>\lim_{s\to\infty}f\left(\frac ts\right)=\alpha</math> uniformly for <math>t\in(0,A]</math>.
Generalizing to non-bounded functions that have exponential order
The theorem assuming just that <math>f(t)=O(e^{ct})</math> follows from the theorem for bounded <math>f</math>:
Define <math>g(t)=e^{-ct}f(t)</math>. Then <math>g</math> is bounded, so we've shown that <math>g(0^+)=\lim_{s\to\infty}sG(s)</math>.
But <math>f(0^+)=g(0^+)</math> and <math>G(s)=F(s+c)</math>, so
- <math>\lim_{s\to\infty}sF(s)=\lim_{s\to\infty}(s-c)F(s)=\lim_{s\to\infty}sF(s+c)
=\lim_{s\to\infty}sG(s),</math>
since <math>\lim_{s\to\infty}F(s)=0</math>.
See also
Notes
Шаблон:Mathanalysis-stub
Партнерские ресурсы |
---|
Криптовалюты |
|
---|
Магазины |
|
---|
Хостинг |
|
---|
Разное |
- Викиум - Онлайн-тренажер для мозга
- Like Центр - Центр поддержки и развития предпринимательства.
- Gamersbay - лучший магазин по бустингу для World of Warcraft.
- Ноотропы OmniMind N°1 - Усиливает мозговую активность. Повышает мотивацию. Улучшает память.
- Санкт-Петербургская школа телевидения - это федеральная сеть образовательных центров, которая имеет филиалы в 37 городах России.
- Lingualeo.com — интерактивный онлайн-сервис для изучения и практики английского языка в увлекательной игровой форме.
- Junyschool (Джунискул) – международная школа программирования и дизайна для детей и подростков от 5 до 17 лет, где ученики осваивают компьютерную грамотность, развивают алгоритмическое и креативное мышление, изучают основы программирования и компьютерной графики, создают собственные проекты: игры, сайты, программы, приложения, анимации, 3D-модели, монтируют видео.
- Умназия - Интерактивные онлайн-курсы и тренажеры для развития мышления детей 6-13 лет
- SkillBox - это один из лидеров российского рынка онлайн-образования. Среди партнеров Skillbox ведущий разработчик сервисного дизайна AIC, медиа-компания Yoola, первое и самое крупное русскоязычное аналитическое агентство Tagline, онлайн-школа дизайна и иллюстрации Bang! Bang! Education, оператор PR-рынка PACO, студия рисования Draw&Go, агентство performance-маркетинга Ingate, scrum-студия Sibirix, имидж-лаборатория Персона.
- «Нетология» — это университет по подготовке и дополнительному обучению специалистов в области интернет-маркетинга, управления проектами и продуктами, дизайна, Data Science и разработки. В рамках Нетологии студенты получают ценные теоретические знания от лучших экспертов Рунета, выполняют практические задания на отработку полученных навыков, общаются с экспертами и единомышленниками. Познакомиться со всеми продуктами подробнее можно на сайте https://netology.ru, линейка курсов и профессий постоянно обновляется.
- StudyBay Brazil – это онлайн биржа для португалоговорящих студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт.
- Автор24 — самая большая в России площадка по написанию учебных работ: контрольные и курсовые работы, дипломы, рефераты, решение задач, отчеты по практике, а так же любой другой вид работы. Сервис сотрудничает с более 70 000 авторов. Более 1 000 000 работ уже выполнено.
- StudyBay – это онлайн биржа для англоязычных студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт.
|
---|