Matemáticas para ingeniería 2: pack de repaso

Hojas de fórmulas, los pasos clave de los métodos de cada tema y 16 problemas de práctica, con las soluciones completas al final.

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1Fórmulas y métodos

Ecuaciones diferenciales

Crecimiento/decrecimiento exponencial
dy/dt = ky → y = y0ekt
Periodo de semidesintegración
k = ln 2 / t½
Ley de enfriamiento de Newton
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Factor integrante
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Depósito de mezcla
dm/dt = r·c − (r/V)·m

Matrices y determinantes

determinante 2×2
det = ad − bc
Inversa de 2×2
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Producto
(AB)ij = Σk AikBkj
Valores propios
det(A − λI) = 0
Regla de Cramer
xi = det(Ai)/det(A)

Vectores: producto escalar y vectorial

Módulo
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Vector unitario
û = a/|a|
Componentes a partir de un ángulo
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Producto escalar
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Proyección escalar de a sobre b
a·b/|b|
Trabajo
W = F·d
Producto vectorial
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Áreas
paralelogramo |a × b|, triángulo ½|a × b|
Momento respecto a O
MO = r × F, r = A − O
Volumen de un paralelepípedo
V = |a·(b × c)|

Método

  1. Escribe cada vector en componentes; para una fuerza dada por un módulo y un ángulo, usa F·cos θ y F·sin θ.
  2. Para longitudes y direcciones usa el módulo √(x² + y² + z²) y el vector unitario a/|a|.
  3. Usa el producto escalar para ángulos, proyecciones, perpendicularidad y trabajo: a·b = |a||b|cos θ.
  4. Usa el producto vectorial para vectores perpendiculares, áreas y momentos: escribe con cuidado las tres componentes, manteniendo el orden a × b.

Integrales

Regla de la potencia
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Integral definida
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Integrales habituales
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Área entre curvas
∫ab (f − g) dx

Método

  1. Reescribe el integrando como suma de términos sencillos siempre que puedas.
  2. Aplica la regla de la potencia: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), y las integrales inmediatas de ex, 1/x, sin y cos.
  3. Usa un cambio de variable cuando veas una función junto con su derivada.
  4. En una integral definida, calcula F(b) − F(a).

Cálculo multivariable

Derivadas parciales
fx = ∂f/∂x (y constant), fxy = fyx
Gradiente
∇f = (fx, fy), largest slope |∇f|
Derivada direccional
Duf = ∇f·u, u = v/|v|
Plano tangente
z = f(a, b) + fx(x − a) + fy(y − b)
Regla de la cadena
dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt
Criterio de la segunda derivada
D = fxxfyy − fxy²: D > 0, fxx > 0 minimum; D > 0, fxx < 0 maximum; D < 0 saddle
Integral doble
∬R f dA = ∫ab∫g(x)h(x) f dy dx
Coordenadas polares
x = r cos θ, y = r sin θ, dA = r dr dθ

Método

  1. En una derivada parcial, trata la otra variable como una constante y usa las reglas de una variable.
  2. En las preguntas de gradiente calcula ∇f = (fx, fy) en el punto; usa |∇f| para la pendiente máxima y ∇f·u con un vector unitario u para una derivada direccional.
  3. Para los extremos resuelve fx = 0 y fy = 0 a la vez y luego clasifica cada punto con D = fxx·fyy − fxy².
  4. En una integral doble dibuja la región, elige el orden (o coordenadas polares para los discos) de modo que los límites interiores sean las curvas que la acotan, e integra primero la interior.

Sucesiones y series

Sucesión aritmética
aₙ = a₁ + (n − 1)d, Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2
Sucesión geométrica
aₙ = a₁rⁿ⁻¹, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r)
Series geométricas infinitas
S = a₁/(1 − r), |r| < 1
Serie p
Σ1/kᵖ converges only for p > 1
Criterio del cociente
L = lim |ak+1/ak|: L < 1 converges, L > 1 diverges
Radio de convergencia
R = lim |ck/ck+1|
Polinomio de Taylor
Pₙ(x) = Σ f⁽ᵏ⁾(a)(x − a)ᵏ/k!
Serie de Maclaurin
eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + …, cos x = 1 − x²/2! + …, ln(1 + x) = x − x²/2 + …
Cota del error de Lagrange
|Rₙ| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!

Método

  1. Identifica el tipo: aritmética (diferencia constante), geométrica (razón constante), una serie estándar, una serie de potencias o un polinomio de Taylor.
  2. Para las sumas usa Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r), o S = a₁/(1 − r) cuando |r| < 1, con a₁ el primer término de la suma.
  3. Para la convergencia: primero el criterio del término n-ésimo, luego compara con Σ1/kᵖ o con una serie geométrica, y usa el criterio del cociente o de la raíz para factoriales y potencias k-ésimas.
  4. Para los polinomios de Taylor enumera f(a), f′(a), f″(a), …, divide la derivada k-ésima entre k! y acota el error con M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!.

Convolución y sistemas LTI

Convolución discreta
y[n] = Σ x[k]·h[n − k]
Convolución continua
y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ
Longitud y suma
Ly = Lx + Lh − 1, Σy = Σx·Σh
Inicio, final y área
t1 + t3 … t2 + t4, ∫y = ∫x·∫h
Escalón sobre e^(−at)u(t)
y(t) = (A/a)(1 − e−at)
Sistema de primer orden
y′ + a·y = b·x → h(t) = b·e−atu(t)
Recursión de primer orden
y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] → h[n] = b·aⁿ
Sinusoide a través de h(t)
|H(jω)|, ∠H(jω); H(jω) = b/(a + jω)
Amplitudes de la serie de Fourier
cuadrada ±A: 4A/(kπ), k impar; triangular ±A: 8A/(π²k²), k impar; tren de pulsos: A·D y (2A/(kπ))|sin kπD|

Método

  1. Dibuja ambas señales y anota dónde es distinta de cero cada una.
  2. Invierte h y deslízala: para cada instante de salida, halla el rango donde ambas señales se solapan.
  3. Multiplica y suma (discreto) o multiplica e integra (continuo) solo en ese solapamiento.
  4. Comprueba el resultado: la salida empieza en la suma de los instantes iniciales, termina en la suma de los instantes finales, y su área o suma es el producto de las áreas o sumas de las entradas.

2Problemas de práctica

1.Ecuaciones diferencialesMedia
t (min)T (°C)28Ta​26 °C

Una taza de café a 82 °C se deja en una habitación a 24 °C. Al cabo de 28 min su temperatura es 26 °C. Sigue la ley de enfriamiento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Halla la constante k en min⁻¹.

T0 = 82 °CTa = 24 °CT(28) = 26 °C
k = min⁻¹
2.Ecuaciones diferencialesDifícil
ty0,5y(0,5) = ?

Resuelve y′ + 3y = 2e−t con y(0) = 3. Halla y(0,5).

y′ + 3y = 2e−ty(0) = 3
y(0.5) =
3.Matrices y determinantesMedia
A =5−250−251−1−4

Calcula el determinante det A de la matriz 3×3 A mostrada.

A = [5 −2 5; 0 −2 5; 1 −1 −4]
det A =
4.Matrices y determinantesDifícil
A =62−4−1b =−82

Resuelve el sistema 6x + 2y = −8 y −4x − y = 2. Calcula x.

6x + 2y = −8−4x − y = 2
x =
5.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
xyzab

Halla el producto escalar a·b de a = (0, −5, −4) y b = (2, 7, 1).

a = (0, −5, −4)b = (2, 7, 1)
a·b =
6.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
xyzab

Halla el área A del paralelogramo generado por a = (−2, 4, −6) y b = (−6, −5, −5).

a = (−2, 4, −6)b = (−6, −5, −5)
A =
7.IntegralesMedia
xy24

Calcula I = ∫24 2/x dx.

f(x) = 2/x[2, 4]
I =
8.IntegralesDifícil
xy2y = 6xy = 3x²

La región entre la recta y = 6x y la parábola y = 3x² gira alrededor del eje x. Halla el volumen V del sólido.

y = 6xy = 3x²
V =
9.Cálculo multivariableMedia
xy10∇fP

Para f(x, y) = 3x²e2y, halla la máxima tasa de variación de f en el punto (1, 0), es decir, |∇f|.

f(x, y) = 3x²e2yP = (1, 0)
|∇f| =
10.Cálculo multivariableDifícil
xyx = 3y = 2x36

Calcula I = ∬T (3x − 2y) dA sobre el triángulo T limitado por y = 0, x = 3 e y = 2x.

f = 3x − 2y0 ≤ x ≤ 30 ≤ y ≤ 2x
I =
11.Sucesiones y seriesMedia
xx₀ = −1??R

La serie de potencias Σk=1∞ k!·(x + 1)ᵏ/kᵏ converge en un intervalo alrededor de x₀ = −1. Halla el extremo derecho x de ese intervalo.

Σ k!·(x + 1)ᵏ/kᵏx₀ = −1
x =
12.Sucesiones y seriesDifícil

f(x) = eˣ se aproxima en x = 0,5 por su polinomio de Maclaurin de grado n. Con la cota de Lagrange M·|x|ⁿ⁺¹/(n + 1)! y M = 2, halla el menor grado n que garantiza un error inferior a 1 × 10⁻⁵.

f(x) = eˣx = 0,5M = 2ε = 1 × 10⁻⁵
n =
13.Transformadas de LaplaceMedia
ReIm−22

Halla f(t) para F(s) = 37/(s² + 6s + 18) completando el cuadrado, y evalúa f(0,3).

F(s) = 37/(s² + 6s + 18)t = 0,3 s
f(0.3) =
14.Transformadas de LaplaceDifícil
t (s)y(t)t = 0,25y(0,25) = ?

Un sistema cumple y″ + 3y′ + 2y = 4·u(t). Parte del reposo (y(0) = 0, y′(0) = 0) y la entrada es un escalón u(t) = 10 para t ≥ 0. Usa la transformada de Laplace para hallar la salida y(0,25).

y″ + 3y′ + 2y = 4·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0,25 s
y(0.25) =
15.Convolución y sistemas LTIMedia
x(t)t1h(t)t11

Un sistema tiene la respuesta al impulso h(t) = e−1tu(t). La entrada es un escalón x(t) = 1·u(t). Halla la salida y(0,4) en t = 0,4 s.

h(t) = e−1tu(t)x(t) = 1·u(t)t = 0,4 s
y(0.4) =
16.Convolución y sistemas LTIDifícil
δ[n]4+h[n]0,4·z⁻¹+

Un sistema obedece y[n] = 0,4·y[n − 1] + 4·x[n] y parte del reposo. Halla la muestra h[4] de su respuesta al impulso.

y[n] = 0,4y[n − 1] + 4x[n]x[n] = δ[n]
h[4] =

3Disoluciones

1.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: k = 0,1203 min⁻¹

Ecuaciones diferenciales de primer orden: dy/dt = k·y tiene la solución y = y₀·ekt (crecimiento para k > 0, decrecimiento para k < 0); un periodo de semidesintegración T da k = ln 2/T. La ley de enfriamiento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), da T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Una ecuación lineal y′ + p(x)·y = q(x) se resuelve con el factor integrante μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, así que μy = ∫μq dx + C.

Cociente de diferencias de temperatura

e−28k = 2/58

Despeja k

k = ln(58/2)/28 = 0,1203 min⁻¹

Respuesta

k = 0,1203 min⁻¹
2.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: y(0.5) = 1,053

Ecuaciones diferenciales de primer orden: dy/dt = k·y tiene la solución y = y₀·ekt (crecimiento para k > 0, decrecimiento para k < 0); un periodo de semidesintegración T da k = ln 2/T. La ley de enfriamiento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), da T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Una ecuación lineal y′ + p(x)·y = q(x) se resuelve con el factor integrante μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, así que μy = ∫μq dx + C.

Factor integrante

μ = e3t
(e3ty)′ = 2e2t

Solución general

y = 2/2·e−t + C·e−3t = 1·e−t + C·e−3t

Condición inicial

3 = 1 + C → C = 2

Evalúa

y(0,5) = 1·0,6065 + 2·0,2231 = 1,053

Respuesta

y(0,5) = 1,053
3.Matrices y determinantes

Respuesta: det A = 65

Matrices: el determinante de una matriz 2×2 es ad − bc. En 3×3, desarrolla por una fila: cada elemento por el determinante de la matriz 2×2 que queda al quitar su fila y su columna, con signos alternos + − +. Los valores propios λ cumplen det(A − λI) = 0; en 2×2 es λ² − (traza)·λ + det = 0.

Menores 2×2 de la primera fila

M₁₁ = 13, M₁₂ = −5, M₁₃ = 2

Desarrollo por cofactores

det A = 5·13 − (−2)·(−5) + 5·2 = 65

Respuesta

det A = 65
4.Matrices y determinantes

Respuesta: x = 2

Matrices: el determinante de una matriz 2×2 es ad − bc. En 3×3, desarrolla por una fila: cada elemento por el determinante de la matriz 2×2 que queda al quitar su fila y su columna, con signos alternos + − +. Los valores propios λ cumplen det(A − λI) = 0; en 2×2 es λ² − (traza)·λ + det = 0.

Determinante de la matriz de coeficientes

det A = 6·(−1) − 2·(−4) = 2

Sustituir la columna de x

det Aₓ = (−8)·(−1) − 2·2 = 4
x = 4/2 = 2

Respuesta

x = 2
y = −10
5.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: a·b = −39

Dot product: a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.

Multiplica las componentes correspondientes y suma

a·b = 0·2 + (−5)·7 + (−4)·1 = 0 + (−35) + (−4) = −39

Respuesta

a·b = −39

Negativo: el ángulo entre los vectores es mayor de 90°.

6.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: A = 65,82

Cross product: a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.

Producto vectorial

(a × b)x = aybz − azby = 4·(−5) − (−6)·(−5) = −50
(a × b)y = azbx − axbz = (−6)·(−6) − (−2)·(−5) = 26
(a × b)z = axby − aybx = (−2)·(−5) − 4·(−6) = 34

Área

A = |a × b| = √((−50)² + 26² + 34²) = 65,82

Respuesta

A = 65,82
7.Integrales

Respuesta: I = 1,386

Integrales definidas: ∫ₐᵇ f(x) dx es el área con signo entre la gráfica y el eje x de a a b. Busca una primitiva F (con F′ = f) y calcula F(b) − F(a). Regla de la potencia: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). El área entre dos curvas es ∫(superior − inferior) dx.

Primitiva

F(x) = 2·ln x

Evaluar en los límites

I = 2·(ln 4 − ln 2) = 2·ln 2 = 1,386

Respuesta

I = 1,386
8.Integrales

Respuesta: V = 120,6

Volúmenes de revolución: al girar alrededor del eje x la región bajo y = f(x) desde x = a hasta x = b se obtiene un sólido cuya sección transversal en x es un disco de radio f(x). Sumando los discos se obtiene V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Cuando la región está entre una curva exterior R(x) y una curva interior r(x), cada rebanada es una arandela: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Eleva los radios al cuadrado antes de restarlos.

Puntos de corte

6x = 3x² → x = 0, x = 2

Método de las arandelas

V = π∫₀2 ((6x)² − (3x²)²) dx

Integrar

V = π(36·2³/3 − 9·2⁵/5) = π·38,4 = 120,6

Respuesta

V = 120,6
9.Cálculo multivariable

Respuesta: |∇f| = 8,485

Gradiente: ∇f = (fx, fy) apunta en la dirección de máximo crecimiento, y |∇f| es la mayor tasa de variación. La derivada direccional a lo largo de una dirección v es Duf = ∇f·u con el vector unitario u = v/|v|. El plano tangente en (a, b) es z = f(a, b) + fx(a, b)(x − a) + fy(a, b)(y − b); da la aproximación lineal de f cerca de ese punto. Regla de la cadena: dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt.

Derivadas parciales

fx = 6xe2y → fx(1, 0) = 6
fy = 6x²e2y → fy(1, 0) = 6

Longitud del gradiente

|∇f| = √(6² + 6²) = 8,485

Respuesta

|∇f| = 8,485
10.Cálculo multivariable

Respuesta: I = 18

Puntos críticos e integrales dobles: un punto crítico cumple fx = fy = 0. Criterio de la segunda derivada con D = fxxfyy − fxy²: D > 0 y fxx > 0 es un mínimo local, D > 0 y fxx < 0 un máximo local, D < 0 un punto de silla, y D = 0 no decide nada. En una integral doble sobre una región general, los límites interiores son las curvas que acotan la región; para discos y sectores usa coordenadas polares, x = r cos θ, y = r sin θ y dA = r dr dθ (no olvides el factor r).

Límites

0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 2x

Integral interior

∫02x (3x − 2y) dy = 3x·2x − 2·(2x)²/2 = 2x²

Integral exterior

I = 2·3³/3 = 18

Respuesta

I = 18
11.Sucesiones y series

Respuesta: x = 1,718

Convergencia: si los términos no tienden a 0, la serie diverge (criterio del término n-ésimo). Σ1/kᵖ converge solo para p > 1, y Σrᵏ solo para |r| < 1. Compara una serie con una de estas cuando sus términos se comporten como ellas para k grande. Criterio del cociente: L = lim |ak+1/ak|; criterio de la raíz: L = lim |ak|1/k. L < 1 converge, L > 1 diverge, L = 1 no decide nada. Una serie de potencias Σck(x − x₀)ᵏ converge para |x − x₀| < R con R = lim |ck/ck+1|; una serie alternada con términos decrecientes hacia 0 converge.

Coeficientes

ck/ck+1 = (1 + 1/k)ᵏ → e

Radio

R = 2,718

Intervalo

−3,718 < x < 1,718
x = 1,718

Respuesta

x = 1,718

El criterio del cociente no dice nada en los dos extremos; hay que comprobarlos por separado.

12.Sucesiones y series

Respuesta: n = 6

Polinomios de Taylor: cerca de x = a una función suave se aproxima por Pₙ(x) = f(a) + f′(a)(x − a) + f″(a)(x − a)²/2! + … + f⁽ⁿ⁾(a)(x − a)ⁿ/n!; para a = 0 es el polinomio de Maclaurin. Series estándar: eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + x⁵/5! − …, cos x = 1 − x²/2! + x⁴/4! − …, ln(1 + x) = x − x²/2 + x³/3 − …, 1/(1 − x) = Σxᵏ. Cota del error de Lagrange: |f(x) − Pₙ(x)| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!, donde M es el mayor valor de |f⁽ⁿ⁺¹⁾| entre a y x.

n(n + 1)!cota011120,25260,041673240,00520841200,000520857204,34 × 10⁻⁵650403,1 × 10⁻⁶

Cotas para n creciente

n = 5: 4,34 × 10⁻⁵ ≥ 1 × 10⁻⁵
n = 6: 3,1 × 10⁻⁶ < 1 × 10⁻⁵

Menor grado

n = 6

Respuesta

n = 6
13.Transformadas de Laplace

Respuesta: f(0.3) = 3,928

Transformada de Laplace: F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt convierte las derivadas en multiplicaciones por s: ℒ{f′} = sF(s) − f(0), ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0). Pares estándar: 1 ↔ 1/s, e−at ↔ 1/(s + a), t·e−at ↔ 1/(s + a)², sin ωt ↔ ω/(s² + ω²), cos ωt ↔ s/(s² + ω²), y un desplazamiento s → s + σ multiplica la función temporal por e−σt. Para invertir una F(s) racional, descomponla en fracciones parciales: el residuo de un polo simple p es A = [(s − p)·F(s)] en s = p. Teorema del valor final: f(∞) = lims→0 s·F(s), válido solo cuando todos los polos de s·F(s) están en el semiplano izquierdo. Teorema del valor inicial: f(0⁺) = lims→∞ s·F(s).

Completar el cuadrado

s² + 6s + 18 = (s + 3)² + 9 = (s + 3)² + 3²

Igualar el numerador

F(s) = (37/3)·3/((s + 3)² + 3²)

Transformada inversa

f(t) = e−3t·(12,33·sin 3t)
f(0,3) = e−3·0,3·(12,33·sin(3·0,3)) = 3,928

Respuesta

f(0,3) = 3,928
14.Transformadas de Laplace

Respuesta: y(0.25) = 0,9786

Transformada de Laplace: F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt convierte las derivadas en multiplicaciones por s: ℒ{f′} = sF(s) − f(0), ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0). Pares estándar: 1 ↔ 1/s, e−at ↔ 1/(s + a), t·e−at ↔ 1/(s + a)², sin ωt ↔ ω/(s² + ω²), cos ωt ↔ s/(s² + ω²), y un desplazamiento s → s + σ multiplica la función temporal por e−σt. Para invertir una F(s) racional, descomponla en fracciones parciales: el residuo de un polo simple p es A = [(s − p)·F(s)] en s = p. Teorema del valor final: f(∞) = lims→0 s·F(s), válido solo cuando todos los polos de s·F(s) están en el semiplano izquierdo. Teorema del valor inicial: f(0⁺) = lims→∞ s·F(s).

Transforma la ecuación

Y(s) = 40/(s(s + 1)(s + 2))

Fracciones parciales

A = 40/(1·2) = 20
B = 40/((−1)·1) = −40
C = 40/((−2)·(−1)) = 20

Pérdidas

y(t) = 20 − 40·e−t + 20·e−2t
y(0,25) = 0,9786

Respuesta

y(0,25) = 0,9786
15.Convolución y sistemas LTI

Respuesta: y(0.4) = 0,3297

Convolución continua: y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ. Invierte h, desplázala hasta la posición t e integra el producto de las partes que se solapan. Para señales causales la integral va de 0 a t. Resultados útiles: el área de y es el área de x por el área de h; si x dura de t₁ a t₂ y h de t₃ a t₄, y dura de t₁ + t₃ a t₂ + t₄. Para h(t) = e−atu(t) y un escalón de altura A, y(t) = (A/a)(1 − e−at).

Convolución con un escalón

y(t) = 1·∫₀ᵗ e−1τ dτ = (1/1)·(1 − e−1t)

Evalúa

y(0,4) = 1·(1 − e−0,4) = 0,3297

Respuesta

y(0,4) = 0,3297
16.Convolución y sistemas LTI

Respuesta: h[4] = 0,1024

Respuesta al impulso y serie de Fourier: la respuesta al impulso h(t) describe por completo un sistema LTI: para y′ + a·y = b·x es h(t) = b·e−atu(t), y para y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] es h[n] = b·aⁿu[n]. Una sinusoide cos ωt pasa con ganancia |H(jω)| y fase ∠H(jω), donde H es la transformada de Fourier de h. Una señal periódica es una suma de armónicos a k/T: una onda cuadrada de ±A tiene solo armónicos impares con amplitudes 4A/(kπ), una onda triangular de pico A tiene 8A/(π²k²), y un tren de pulsos de altura A y ciclo de trabajo D tiene el valor medio A·D y los armónicos (2A/(kπ))·|sin(kπD)|.

Itera

h[0] = 4
h[1] = 1,6
h[2] = 0,64
h[3] = 0,256
h[4] = 0,1024

Resultado

h[4] = 4·(0,4)4 = 0,1024

Respuesta

h[4] = 0,1024

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