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
tyy(0) = 2y(1) = ?

Resuelve y″ + 5y′ + 4y = 0 con y(0) = 2 e y′(0) = -2. Halla y(1).

y″ + 5y′ + 4y = 0y(0) = 2y′(0) = -2
y(1) =
2.Ecuaciones diferencialesDifícil
tyK = 1ymax​ = ?

Un sistema obedece y″ + 3y′ + 27,25y = 27,25 para t ≥ 0, partiendo del reposo: y(0) = 0, y′(0) = 0. Halla el valor máximo ymax de su respuesta al escalón.

y″ + 3y′ + 27,25y = 27,25y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
3.Matrices y determinantesMedia
A =−1−660B =10−3−6

Sea C = AB para las matrices mostradas. Calcula el elemento c12 (fila 1, columna 2).

A = [−1 −6; 6 0]B = [1 0; −3 −6]
c12 =
4.Matrices y determinantesDifícil
A =−6−634b =5−8

Resuelve el sistema −6x − 6y = 5 y 3x + 4y = −8. Calcula x.

−6x − 6y = 53x + 4y = −8
x =
5.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
xyzab

Halla el ángulo θ entre los vectores a = (−4, 5, 0) y b = (6, −2, −5), en grados.

a = (−4, 5, 0)b = (6, −2, −5)
θ = °
6.Vectores: producto escalar y vectorialDifícil
xyzrFOA

Una fuerza F = (−50, 60, −20) N actúa en el punto A(3, −1, 4). Las coordenadas están en metros. Halla la componente z Mz del momento de la fuerza respecto a el punto O(2, −1, 1).

F = (−50, 60, −20) NA(3, −1, 4) mO(2, −1, 1) m
Mz = N·m
7.IntegralesMedia
xy02

Calcula I = ∫02 e−0,5x dx.

f(x) = e−0,5x[0, 2]
I =
8.IntegralesDifícil
xy−33

Calcula el área A de la región entre la parábola y = 9 − x² y el eje x.

y = 9 − x²
A =
9.Cálculo multivariableMedia
xy05024PQ

Para f(x, y) = 3x³y² + 5x³ − 3y³, halla la derivada direccional Duf en P(3, 2) en la dirección hacia Q(3, 4).

f(x, y) = 3x³y² + 5x³ − 3y³P = (3, 2)Q = (3, 4)
Duf =
10.Cálculo multivariableDifícil
xy−20−2−101(0, 0)(−1, −1)

Halla los puntos críticos de f(x, y) = x³ + y³ + 3xy, clasifícalos y da el valor fmax de f en su máximo local.

f(x, y) = x³ + y³ + 3xy
fmax =
11.Sucesiones y seriesMedia
xx₀ = 0??R

Halla el radio de convergencia R de la serie de potencias Σk=1∞ k!·xᵏ/kᵏ.

Σ k!·xᵏ/kᵏx₀ = 0
R =
12.Sucesiones y seriesDifícil

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

ak = (−2)ᵏ/k!
S =
13.Transformadas de LaplaceMedia
ReIm−1−2−3−4−5−6−7−81

F(s) = (2s + 2)/(s² + 9s + 14). Su transformada inversa tiene la forma f(t) = A·e−2t + B·e−7t. Halla el coeficiente A por fracciones parciales.

F(s) = (2s + 2)/(s² + 9s + 14)
A =
14.Transformadas de LaplaceDifícil
t (s)y(t)t = 0,4y(0,4) = ?

Un sistema cumple y″ + 8y′ + 12y = 36·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(0,4).

y″ + 8y′ + 12y = 36·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0,4 s
y(0.4) =
15.Convolución y sistemas LTIMedia
x(t)t11h(t)t1

El pulso x(t) = 1 para 0 ≤ t < 1 s (cero en el resto) se aplica a un sistema con h(t) = e−0,5tu(t). Halla la salida y(2,5) en t = 2,5 s, cuando el pulso ya ha terminado.

x(t) = 1, 0 ≤ t < 1 sh(t) = e−0,5tu(t)t = 2,5 s
y(2.5) =
16.Convolución y sistemas LTIDifícil
2cos(1,5t)h(t) = 2e−2t​u(t)y(t)

La entrada x(t) = 2·cos(1,5t) se aplica a un sistema con h(t) = 2·e−2tu(t). Halla la amplitud Ym de la salida en régimen permanente.

h(t) = 2e−2tu(t)x(t) = 2cos(1,5t)
Ym =

3Disoluciones

1.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: y(1) = 0,7358

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 = 2, −1A − 4B = -2
A = 2, B = 0

Evalúa

y(1) = 2·e−1 + 0·e−4 = 0,7358

Respuesta

y(1) = 0,7358
2.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: ymax = 1,39

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 = 1, r = −1,5 ± 5j

Constantes a partir de los valores iniciales

y(0) = 1 + A = 0 → A = −1
y′(0) = −1,5A + 5B = 0 → B = −0,3

Pico

t = π/5 = 0,6283
ymax = 1·(1 + e−1,5·π/5) = 1,39

Respuesta

ymax = 1,39
3.Matrices y determinantes

Respuesta: c12 = 36

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.

Fila por columna

c12 = (−1)·0 + (−6)·(−6) = 36

Respuesta

c12 = 36
4.Matrices y determinantes

Respuesta: x = 4,667

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)·4 − (−6)·3 = −6

Sustituir la columna de x

det Aₓ = 5·4 − (−6)·(−8) = −28
x = −28/(−6) = 4,667

Respuesta

x = 4,667
y = −5,5
5.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: θ = 131,2 °

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.

Producto escalar

a·b = (−4)·6 + 5·(−2) + 0·(−5) = −34

Módulos

|a| = √((−4)² + 5² + 0²) = 6,403
|b| = √(6² + (−2)² + (−5)²) = 8,062

Ángulo

cos θ = −34/(6,403·8,062) = −0,6586
θ = arccos(−0,6586) = 131,2°

Respuesta

θ = 131,2°
6.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: Mz = 60 N·m

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.

Vector de posición de O a A

r = A − O = (3, −1, 4) − (2, −1, 1) = (1, 0, 3) m

Momento M = r × F

(r × F)x = ryFz − rzFy = 0·(−20) − 3·60 = −180 N·m
(r × F)y = rzFx − rxFz = 3·(−50) − 1·(−20) = −130 N·m
(r × F)z = rxFy − ryFx = 1·60 − 0·(−50) = 60 N·m

Componente pedida

Mz = 60 N·m

Respuesta

Mz = 60 N·m
7.Integrales

Respuesta: I = 1,264

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) = e−0,5x/(−0,5)

Evaluar en los límites

I = (e−1 − 1)/(−0,5) = (0,3679 − 1)/(−0,5) = 1,264

Respuesta

I = 1,264
8.Integrales

Respuesta: A = 36

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.

Ceros

9 − x² = 0 → x = ±3

Integrar

A = [9x − x³/3]−33 = 18 − (−18) = 36

Respuesta

A = 36
9.Cálculo multivariable

Respuesta: Duf = 288

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.

Gradiente en el punto

fx = 9x²y² + 15x² → fx(3, 2) = 459
fy = 6x³y − 9y² → fy(3, 2) = 288

Vector unitario

|v| = √(0² + 2²) = 2
u = (0, 1)

Producto escalar

Duf = 459·0 + 288·1 = 288

Respuesta

Duf = 288
10.Cálculo multivariable

Respuesta: fmax = 1

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 = 3x² + 3y = 0
fy = 3y² + 3x = 0
(0, 0), (−1, −1)

Criterio de la segunda derivada

(0, 0): fxx = 0, fyy = 0, fxy = 3, D = −9 → punto de silla
(−1, −1): fxx = −6, fyy = −6, fxy = 3, D = 27 → máximo local

Valor en el extremo

f(−1, −1) = 1

Respuesta

fmax = 1
11.Sucesiones y series

Respuesta: R = 2,718

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

Respuesta

R = 2,718

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

12.Sucesiones y series

Respuesta: S = 0,1353

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 xᵏ/k! = eˣ

Sustituir

x = −2
S = e−2 = 0,1353

Respuesta

S = 0,1353
13.Transformadas de Laplace

Respuesta: A = −0,4

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).

Factoriza el denominador

s² + 9s + 14 = (s + 2)(s + 7)
F(s) = A/(s + 2) + B/(s + 7)

Regla del tapado

Multiplica por (s + 2) y haz s = −2: el término de B se anula.

A = (2s + 2)/(s + 7) |s = −2 = −2/5 = −0,4

Respuesta

A = −0,4
(B = 2,4, así que f(t) = −0,4·e−2t + 2,4·e−7t)
14.Transformadas de Laplace

Respuesta: y(0.4) = 11,14

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) = 360/(s(s + 2)(s + 6))

Fracciones parciales

A = 360/(2·6) = 30
B = 360/((−2)·4) = −45
C = 360/((−6)·(−4)) = 15

Pérdidas

y(t) = 30 − 45·e−2t + 15·e−6t
y(0,4) = 11,14

Respuesta

y(0,4) = 11,14
15.Convolución y sistemas LTI

Respuesta: y(2.5) = 0,3717

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).

Salida al final del pulso

y(1) = (1/0,5)(1 − e−0,5) = 0,7869

Decaimiento tras el pulso

y(2,5) = 0,7869·e−0,5·1,5 = 0,3717

Respuesta

y(2,5) = 0,3717
16.Convolución y sistemas LTI

Respuesta: Ym = 1,6

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)|.

Respuesta en frecuencia

H(jω) = 2/(2 + jω)

Ganancia a la frecuencia de entrada

|H(j1,5)| = 2/√(2² + 1,5²) = 0,8
Ym = 2·0,8 = 1,6

Respuesta

Ym = 1,6

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