Adriana Sanchez Hidalgo: 3.13 Tranformada de Laplace de la Función Delta-Dirac

La transformada de Laplace no es más que otra técnica para la resolución de ecuaciones diferenciales. Sin embargo, su popularidad (sobre todo en problemas de ingeniería) radica en que nos permite resolver ecuaciones en las cuales el término independiente puede ser sumamente "mal portado". En el caso de la ecuación (3), el término H(t) podría no ser una función continua (lo cual representa mejor a la realidad), con lo cual la función x (t) sería diferenciable por pedazos. El tipo de funciones H(t) que vamos a analizar son funciones que son nulas, excepto en algunos intervalos o instantes de tiempo predeterminados.

La función más simple de este tipo es la función escalón o función de Heaviside. Ésta se define para cualquier a = 0 como sigue:

Es fácil ver que su transformada de Laplace está dada por

Una variante de esta función es la siguiente:

Asimismo, tomando el límite cuando .t. 0 se define

A esta última función se la conoce como la función delta de Dirac. Llamamos función de impulso a cualquier función que se obtenga como una combinación lineal de deltas de Dirac.

Las funciones descritas arriba se ilustran en la figura 1.

Figura 1: Aquí se ilustran las funciones y = ua (t), y = u.t, a (t) y äa (t).

Intuitivamente, äa(t) es una función nula excepto en t = a, punto para el cual toma un valor "infinito". Podemos imaginar que esta función representa un shock o impulso en t = a, algo así como un martillazo, una descarga eléctrica o, porque no, una ganancia o pérdida inesperada de capital representada por un instante de inversión "infinita". A pesar de que parece absurdo, desde el punto de vista matemático, definir a la función de Dirac, la aplicación de la transformada de Laplace la convierte en una función manejable como vemos a continuación.

Proposición 3.1 La transformada de Laplace de äa(t) está dada por