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.

Problemas nuevosVolver a la asignatura

En la ventana de impresión, elige «Guardar como PDF» para conservar una copia en tu dispositivo.

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
tyy(0) = 5y(1) = ?

Resuelve y″ + 5y′ + 4y = 0 con y(0) = 5 e y′(0) = 0. Halla y(1).

y″ + 5y′ + 4y = 0y(0) = 5y′(0) = 0
y(1) =
2.Ecuaciones diferencialesDifícil
tyK = 5y(0,75) = ?

Un sistema obedece y″ + y′ + 25,25y = 126,3 para t ≥ 0, partiendo del reposo: y(0) = 0, y′(0) = 0. Halla y(0,75); ángulos en radianes.

y″ + y′ + 25,25y = 126,3y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.75) =
3.Matrices y determinantesMedia
A =1525551−4−3

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

A = [1 5 2; 5 5 5; 1 −4 −3]
det A =
4.Matrices y determinantesDifícil
A =−2−2−73

Calcula el valor propio mayor λ de la matriz A mostrada.

A = [−2 −2; −7 3]
λ =
5.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
xyzdFAB

Una fuerza constante F = (25, −30, 0) N actúa sobre un objeto mientras este se mueve en línea recta del punto A(−4, −3, −2) al punto B(2, −5, 5). Las coordenadas están en metros. Halla el trabajo W realizado por la fuerza.

F = (25, −30, 0) NA(−4, −3, −2) mB(2, −5, 5) m
W = J
6.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
xyzab

El vector unitario n̂ es perpendicular a a = (0, −1, −3) y a b = (−2, 4, 4) y tiene componente z positiva. Halla su componente x n̂x.

a = (0, −1, −3)b = (−2, 4, 4)n̂z > 0
n̂x =
7.IntegralesMedia
xy28

Calcula I = ∫28 3/x dx.

f(x) = 3/x[2, 8]
I =
8.IntegralesDifícil
xy1y = xy = x²

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

y = xy = x²
V =
9.Cálculo multivariableMedia

z = 5x²y³ − 3x² − 2y² + 4xy con x = 3t + 1 e y = −t² − 1. Usa la regla de la cadena para hallar dz/dt en t = 0.

z = 5x²y³ − 3x² − 2y² + 4xyx = 3t + 1y = −t² − 1t = 0
dz/dt =
10.Cálculo multivariableDifícil
xy−505−2024(3, 3)(−3, 3)

f(x, y) = x³ − 27x + y² − 6y tiene un punto crítico en (−3, 3). Calcula allí el discriminante D = fxxfyy − fxy².

f(x, y) = x³ − 27x + y² − 6yP = (−3, 3)
D =
11.Sucesiones y seriesMedia
xx₀ = 2??R

Halla el radio de convergencia R de la serie de potencias Σk=1∞ (x − 2)ᵏ/(k²·4ᵏ).

Σ (x − 2)ᵏ/(k²·4ᵏ)x₀ = 2
R =
12.Sucesiones y seriesDifícil

Reconoce la serie y halla su suma: S = Σk=0∞ (−1)ᵏ·1,22k/(2k)!.

ak = (−1)ᵏ·1,22k/(2k)!
S =
13.Transformadas de LaplaceMedia
t (s)f(t)t = 0,1f(0,1) = ?

Halla f(t) para F(s) = 55/(s(s + 4)(s + 6)) por fracciones parciales, y evalúa f(0,1).

F(s) = 55/(s(s + 4)(s + 6))t = 0,1 s
f(0.1) =
14.Transformadas de LaplaceDifícil
t (s)y(t)t = 0,4y(0,4) = ?

Un sistema cumple y″ + 6y′ + 8y = 8·u(t), con y(0) = 1 e y′(0) = 0. En t = 0 se aplica una entrada escalón u(t) = 1. Usa la transformada de Laplace para hallar y(0,4).

y″ + 6y′ + 8y = 8·u(t)y(0) = 1y′(0) = 0u(t) = 1t = 0,4 s
y(0.4) =
15.Convolución y sistemas LTIMedia
x(t)t12h(t)t13

La señal x(t) es distinta de cero solo entre t = 1 s y t = 2 s, y h(t) solo entre t = 1 s y t = 3 s. Halla el instante tstart en que empieza y(t) = x(t) ∗ h(t).

x: 1 … 2 sh: 1 … 3 s
tstart = s
16.Convolución y sistemas LTIDifícil
x(t)t (ms)1020404−4

Una onda triangular sube y baja linealmente entre −4 y +4 con periodo T = 20 ms. Halla la amplitud c3 de su componente de Fourier a 150 Hz.

±4T = 20 msf = 150 Hz
c3 =

3Disoluciones

1.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: y(1) = 2,422

Ecuaciones lineales de segundo orden: para y″ + b·y′ + c·y = 0 prueba y = ert: esto da la ecuación característica r² + b·r + c = 0. Dos raíces reales r₁ ≠ r₂ dan y = A·er₁t + B·er₂t (sobreamortiguado); una raíz doble r da y = (A + Bt)·ert (amortiguamiento crítico); las raíces complejas −α ± jω dan y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (subamortiguado, oscilante). Los valores iniciales y(0) e y′(0) fijan A y B. Escrita como y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn es la frecuencia natural y ζ el factor de amortiguamiento: con ζ < 1 hay oscilación. Con una entrada constante, y″ + by′ + cy = c·K, la solución es el valor estacionario K más la respuesta libre.

Raíces características

(r + 1)(r + 4) = 0 → r = −1, −4

Constantes a partir de los valores iniciales

A + B = 5, −1A − 4B = 0
A = 6,667, B = −1,667

Evalúa

y(1) = 6,667·e−1 + (−1,667)·e−4 = 2,422

Respuesta

y(1) = 2,422
2.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: y(0.75) = 8,016

Ecuaciones lineales de segundo orden: para y″ + b·y′ + c·y = 0 prueba y = ert: esto da la ecuación característica r² + b·r + c = 0. Dos raíces reales r₁ ≠ r₂ dan y = A·er₁t + B·er₂t (sobreamortiguado); una raíz doble r da y = (A + Bt)·ert (amortiguamiento crítico); las raíces complejas −α ± jω dan y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (subamortiguado, oscilante). Los valores iniciales y(0) e y′(0) fijan A y B. Escrita como y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn es la frecuencia natural y ζ el factor de amortiguamiento: con ζ < 1 hay oscilación. Con una entrada constante, y″ + by′ + cy = c·K, la solución es el valor estacionario K más la respuesta libre.

Valor estacionario y raíces

yss = 5, r = −0,5 ± 5j

Constantes a partir de los valores iniciales

y(0) = 5 + A = 0 → A = −5
y′(0) = −0,5A + 5B = 0 → B = −0,5

Evalúa

y(0,75) = 5·(1 − e−0,375(cos 3,75 + 0,1·sin 3,75)) = 8,016

Respuesta

y(0,75) = 8,016
3.Matrices y determinantes

Respuesta: det A = 55

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 = 5, M₁₂ = −20, M₁₃ = −25

Desarrollo por cofactores

det A = 1·5 − 5·(−20) + 2·(−25) = 55

Respuesta

det A = 55
4.Matrices y determinantes

Respuesta: λ = 5

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.

Ecuación característica

λ² − (1)λ + (−20) = 0

Resuelve

λ = (1 ± √(81))/2 → λ = −4, 5
λ = 5

Respuesta

λ = 5
5.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: W = 210 J

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.

Desplazamiento

d = B − A = (2, −5, 5) − (−4, −3, −2) = (6, −2, 7) m

Trabajo

W = F·d = 25·6 + (−30)·(−2) + 0·7 = 210 J

Respuesta

W = 210 J
6.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: n̂x = −0,7845

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 = (−1)·4 − (−3)·4 = 8
(a × b)y = azbx − axbz = (−3)·(−2) − 0·4 = 6
(a × b)z = axby − aybx = 0·4 − (−1)·(−2) = −2

Normalizar

La componente z de a × b es negativa, así que usa −(a × b).

|a × b| = √(8² + 6² + (−2)²) = 10,2
n̂ = −(8, 6, −2)/10,2 = (−0,7845, −0,5883, 0,1961)
n̂x = −0,7845

Respuesta

n̂x = −0,7845
7.Integrales

Respuesta: I = 4,159

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) = 3·ln x

Evaluar en los límites

I = 3·(ln 8 − ln 2) = 3·ln 4 = 4,159

Respuesta

I = 4,159
8.Integrales

Respuesta: V = 0,4189

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

1x = 1x² → x = 0, x = 1

Método de las arandelas

V = π∫₀1 ((1x)² − (1x²)²) dx

Integrar

V = π(1·1³/3 − 1·1⁵/5) = π·0,1333 = 0,4189

Respuesta

V = 0,4189
9.Cálculo multivariable

Respuesta: dz/dt = −60

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.

Punto y tasas de variación

x(0) = 1, y(0) = −1
dx/dt = 3, dy/dt = −2t = 0

Derivadas parciales

fx = 10xy³ − 6x + 4y = −20
fy = 15x²y² − 4y + 4x = 23

Regla de la cadena

dz/dt = (−20)·3 + 23·0 = −60

Respuesta

dz/dt = −60
10.Cálculo multivariable

Respuesta: D = −36

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).

Derivadas segundas

fxx = −18, fyy = 2, fxy = 0

Discriminante

D = (−18)·2 − 0² = −36
→ punto de silla

Respuesta

D = −36
11.Sucesiones y series

Respuesta: R = 4

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 = 4·((k + 1)/k)² → 4

Radio

R = 4

Respuesta

R = 4

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

12.Sucesiones y series

Respuesta: S = 0,3624

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.

Series estándar

Σ (−1)ᵏx2k/(2k)! = cos x

Sustituir

x = 1,2
S = cos 1,2 = 0,3624

Respuesta

S = 0,3624
13.Transformadas de Laplace

Respuesta: f(0.1) = 0,1986

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).

Fracciones parciales

F(s) = A/s + B/(s + 4) + C/(s + 6)
A = 55/(4·6) = 2,292
B = 55/((−4)·2) = −6,875
C = 55/((−6)·(−2)) = 4,583

Transformada inversa

f(t) = 2,292 − 6,875·e−4t + 4,583·e−6t

Evalúa

f(0,1) = 2,292 − 6,875·e−4·0,1 + 4,583·e−6·0,1 = 0,1986

Respuesta

f(0,1) = 0,1986
14.Transformadas de Laplace

Respuesta: y(0.4) = 1

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

(s² + 6s + 8)·Y(s) = 1s + 6 + 8/s
Y(s) = (s² + 6s + 8)/(s(s + 2)(s + 4))

Fracciones parciales

A = 8/(2·4) = 1
B = 0/((−2)·2) = 0
C = 0/((−4)·(−2)) = 0

Resultado

y(t) = 1
y(0,4) = 1

Respuesta

y(0,4) = 1

Comprueba: y(0) = A + B + C = 1.

15.Convolución y sistemas LTI

Respuesta: tstart = 2 s

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).

Inicio y final

tstart = 1 + 1 = 2 s
tend = 2 + 3 = 5 s

Respuesta

tstart = 2 s

Respuesta

tstart = 2 s
16.Convolución y sistemas LTI

Respuesta: c3 = 0,3603

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)|.

Número de armónico

f₀ = 1/T = 50 Hz → k = 3

Amplitud

c3 = 8·4/(π²·3²) = 0,3603

Respuesta

c3 = 0,3603

ExamProblems · examproblems.com/courses/engineering-mathematics-2