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)16Ta​20 °C

Una lata de refresco a 3 °C se saca del frigorífico a una habitación a 26 °C. Al cabo de 16 min su temperatura es 20 °C. Sigue la ley de enfriamiento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Halla la constante k en min⁻¹.

T0 = 3 °CTa = 26 °CT(16) = 20 °C
k = min⁻¹
2.Ecuaciones diferencialesDifícil
ty1,5y(1,5) = ?

Resuelve y′ + 2y = 5e−0,5t con y(0) = 2. Halla y(1,5).

y′ + 2y = 5e−0,5ty(0) = 2
y(1.5) =
3.Matrices y determinantesMedia
A =214−425−3−2−4

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

A = [2 1 4; −4 2 5; −3 −2 −4]
det A =
4.Matrices y determinantesDifícil
A =−34−56

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

A = [−3 4; −5 6]
λ =
5.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
xyzab

Halla el producto escalar a·b de a = (6, 4, 5) y b = (0, −6, −2).

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

Halla el área A del triángulo de vértices A(1, 0, −4), B(−4, 4, 4) y C(−1, 1, 1). Las coordenadas están en metros.

A(1, 0, −4)B(−4, 4, 4)C(−1, 1, 1)
A = m²
7.IntegralesMedia
xy01

Calcula I = ∫01 2x·(x² + 1)3 dx.

f(x) = 2x·(x² + 1)3[0, 1]
I =
8.IntegralesDifícil
xyy = x2​y = 3x

Calcula el área A de la región encerrada entre y = x2 e y = 3x.

y = x2y = 3x
A =
9.Cálculo multivariableMedia
xy2−2P

El plano tangente a z = x³y − 3y² − 3xy en el punto donde (x, y) = (2, −2) se puede escribir como z = px + qy + c. Halla c.

f(x, y) = x³y − 3y² − 3xy(a, b) = (2, −2)
c =
10.Cálculo multivariableDifícil
xy02−2−101(2, −1)

Halla los puntos críticos de f(x, y) = −2x² − 2xy − 2y² + 6x − 2, clasifícalos y da el valor fmax de f en su máximo local.

f(x, y) = −2x² − 2xy − 2y² + 6x − 2
fmax =
11.Sucesiones y seriesMedia
k|aₖ|¹ᐟᵏ123456789101112

Aplica el criterio de la raíz a Σk=1∞ ((3k + 6)/(6k + 2))ᵏ. Halla L = lim |ak|1/k.

ak = ((3k + 6)/(6k + 2))ᵏ
L =
12.Sucesiones y seriesDifícil

f(x) = eˣ se aproxima por su polinomio de Maclaurin de grado 5 en x = 0,8. Usa la cota del error de Lagrange M·|x|ⁿ⁺¹/(n + 1)! con M = e0,8 = 2,226 para hallar el mayor error posible |R₅|.

f(x) = eˣn = 5x = 0,8M = 2,226
|R₅| =
13.Transformadas de LaplaceMedia
t (s)f(t)t = 0,3f(0,3) = ?

Halla f(t) para F(s) = 40/(s(s + 2)(s + 4)) por fracciones parciales, y evalúa f(0,3).

F(s) = 40/(s(s + 2)(s + 4))t = 0,3 s
f(0.3) =
14.Transformadas de LaplaceDifícil
t (s)y(t)t = 0,5y(0,5) = ?

Un sistema cumple y″ + 7y′ + 10y = 5·u(t). Parte del reposo (y(0) = 0, y′(0) = 0) y la entrada es un escalón u(t) = 5 para t ≥ 0. Usa la transformada de Laplace para hallar la salida y(0,5).

y″ + 7y′ + 10y = 5·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0,5 s
y(0.5) =
15.Convolución y sistemas LTIMedia
x(t)t25h(t)t02

La señal x(t) es distinta de cero solo entre t = 2 s y t = 5 s, y h(t) solo entre t = 0 s y t = 2 s. Halla la duración D de y(t) = x(t) ∗ h(t).

x: 2 … 5 sh: 0 … 2 s
D = s
16.Convolución y sistemas LTIDifícil
δ(t)y′ + 1y = 10xh(t)

Un sistema obedece y′(t) + 1·y(t) = 10·x(t). Halla su respuesta al impulso en t = 1 s, h(1).

y′ + 1y = 10xt = 1 s
h(1) =

3Disoluciones

1.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: k = 0,08398 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−16k = -6/-23

Despeja k

k = ln(-23/-6)/16 = 0,08398 min⁻¹

Respuesta

k = 0,08398 min⁻¹
2.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: y(1.5) = 1,508

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 = e2t
(e2ty)′ = 5e1,5t

Solución general

y = 5/1,5·e−0,5t + C·e−2t = 3,333·e−0,5t + C·e−2t

Condición inicial

2 = 3,333 + C → C = −1,333

Evalúa

y(1,5) = 3,333·0,4724 + (−1,333)·0,04979 = 1,508

Respuesta

y(1,5) = 1,508
3.Matrices y determinantes

Respuesta: det A = 29

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 = 2, M₁₂ = 31, M₁₃ = 14

Desarrollo por cofactores

det A = 2·2 − 1·31 + 4·14 = 29

Respuesta

det A = 29
4.Matrices y determinantes

Respuesta: λ = 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.

Ecuación característica

λ² − (3)λ + (2) = 0

Resuelve

λ = (3 ± √(1))/2 → λ = 1, 2
λ = 2

Respuesta

λ = 2
5.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: a·b = −34

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 = 6·0 + 4·(−6) + 5·(−2) = 0 + (−24) + (−10) = −34

Respuesta

a·b = −34

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

6.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: A = 7,649 m²

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.

Vectores de las aristas

AB = B − A = (−5, 4, 8)
AC = C − A = (−2, 1, 5)

Producto vectorial

(AB × AC)x = AByACz − ABzACy = 4·5 − 8·1 = 12
(AB × AC)y = ABzACx − ABxACz = 8·(−2) − (−5)·5 = 9
(AB × AC)z = ABxACy − AByACx = (−5)·1 − 4·(−2) = 3
|AB × AC| = √(12² + 9² + 3²) = 15,3

Área del triángulo

A = ½·15,3 = 7,649 m²

Respuesta

A = 7,649 m²
7.Integrales

Respuesta: I = 3,75

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.

Sustitución

u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫12 u3 du

Integrar y evaluar

I = [u4/4]12 = (16 − 1)/4 = 3,75

Respuesta

I = 3,75
8.Integrales

Respuesta: A = 4,5

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.

Puntos de corte

x2 = 3x → x = 0, x = 3

Integrar superior menos inferior

A = [1,5x2 − 0,3333x3]03 = 4,5

Respuesta

A = 4,5
9.Cálculo multivariable

Respuesta: c = 48

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.

Valor y pendientes en el punto

f(2, −2) = −16
fx = 3x²y − 3y → fx(2, −2) = −18
fy = x³ − 6y − 3x → fy(2, −2) = 14

Plano tangente

z = −16 − 18(x − 2) + 14(y + 2)
z = −18x + 14y + 48

Término constante

c = 48

Respuesta

c = 48
10.Cálculo multivariable

Respuesta: fmax = 4

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).

Puntos críticos

Resuelve fx = 0 y fy = 0 a la vez.

fx = −4x − 2y + 6 = 0
fy = −2x − 4y = 0
(2, −1)

Criterio de la segunda derivada

(2, −1): fxx = −4, fyy = −4, fxy = −2, D = 12 → máximo local

Valor en el extremo

f(2, −1) = 4

Respuesta

fmax = 4
11.Sucesiones y series

Respuesta: L = 0,5

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.

Raíz de los términos

|ak|1/k = (3k + 6)/(6k + 2) → 3/6

Conclusión

L = 0,5 < 1

Respuesta

L = 0,5

L < 1, así que la serie converge.

12.Sucesiones y series

Respuesta: |R₅| = 0,0008103

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.

Cota de la derivada

M = e0,8 = 2,226

Cota de Lagrange

|R₅| ≤ 2,226·0,8⁶/6! = 0,0008103

Respuesta

|R₅| = 0,0008103

El error real es menor: |f(0,8) − P₅(0,8)| = 0,0004103.

13.Transformadas de Laplace

Respuesta: f(0.3) = 1,018

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 + 2) + C/(s + 4)
A = 40/(2·4) = 5
B = 40/((−2)·2) = −10
C = 40/((−4)·(−2)) = 5

Transformada inversa

f(t) = 5 − 10·e−2t + 5·e−4t

Evalúa

f(0,3) = 5 − 10·e−2·0,3 + 5·e−4·0,3 = 1,018

Respuesta

f(0,3) = 1,018
14.Transformadas de Laplace

Respuesta: y(0.5) = 1,104

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) = 25/(s(s + 2)(s + 5))

Fracciones parciales

A = 25/(2·5) = 2,5
B = 25/((−2)·3) = −4,167
C = 25/((−5)·(−3)) = 1,667

Pérdidas

y(t) = 2,5 − 4,167·e−2t + 1,667·e−5t
y(0,5) = 1,104

Respuesta

y(0,5) = 1,104
15.Convolución y sistemas LTI

Respuesta: D = 5 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 = 2 + 0 = 2 s
tend = 5 + 2 = 7 s

Respuesta

D = 5 s

Respuesta

D = 5 s
16.Convolución y sistemas LTI

Respuesta: h(1) = 3,679

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)|.

Función de transferencia

H(s) = Y(s)/X(s) = 10/(s + 1)

Respuesta al impulso

h(t) = 10·e−1tu(t)
h(1) = 10·e−1 = 3,679

Respuesta

h(1) = 3,679

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