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) = 1y(0,5) = ?

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

y″ + 2y′ + y = 0y(0) = 1y′(0) = -1
y(0.5) =
2.Ecuaciones diferencialesDifícil
xy13(1, −2)y(3) = ?

Resuelve el problema de valor inicial y′ + 2y/x = 4x para x > 0, con y(1) = −2. Halla y(3).

y′ + 2y/x = 4xy(1) = −2
y(3) =
3.Matrices y determinantesMedia
A =1−3−2−30−50−51

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

A = [1 −3 −2; −3 0 −5; 0 −5 1]
det A =
4.Matrices y determinantesDifícil
A =−413−6b =510

Resuelve el sistema −4x + y = 5 y 3x − 6y = 10. Calcula x.

−4x + y = 53x − 6y = 10
x =
5.Vectores: producto escalar y vectorialMedia
xyzab

Halla la proyección escalar compb a de a = (5, 2, −7) sobre b = (2, −1, 6), es decir, la componente de a en la dirección de b.

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

Para a = (3, 6, −5) y b = (−6, 5, −4), halla la componente z (a × b)z del producto vectorial a × b.

a = (3, 6, −5)b = (−6, 5, −4)
(a × b)z =
7.IntegralesMedia
xyπ/3y = x·sin x

Calcula I = ∫₀π/3 x·sin x dx (x en radianes).

∫₀π/3 x·sin x dx
I =
8.IntegralesDifícil
xyy = 0,5x2​y = x

Calcula el área A de la región encerrada entre y = 0,5x2 e y = x.

y = 0,5x2y = x
A =
9.Cálculo multivariableMedia
xy−12P

El plano tangente a z = −3x³y² + y² − xy en el punto donde (x, y) = (−1, 2) se puede escribir como z = px + qy + c. Halla c.

f(x, y) = −3x³y² + y² − xy(a, b) = (−1, 2)
c =
10.Cálculo multivariableDifícil
xy−20202(1, 2)(−1, 2)

Halla los puntos críticos de f(x, y) = x³ − 3x + y² − 4y, clasifícalos y da el valor fmin de f en su mínimo local.

f(x, y) = x³ − 3x + y² − 4y
fmin =
11.Sucesiones y seriesMedia
xx₀ = 1??R

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

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

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

ak = (−1)ᵏ/(2k + 1)!
S =
13.Transformadas de LaplaceMedia
t (s)f(t)t = 0,75f(0,75) = ?

Halla f(t) para F(s) = 50/(s(s + 2)(s + 3)) por fracciones parciales, y evalúa f(0,75).

F(s) = 50/(s(s + 2)(s + 3))t = 0,75 s
f(0.75) =
14.Transformadas de LaplaceDifícil
t (s)y(t)t = 0,4y(0,4) = ?

Resuelve y″ + 5y′ + 6y = 0 con y(0) = 8 y y′(0) = 7 usando la transformada de Laplace, y halla y(0,4).

y″ + 5y′ + 6y = 0y(0) = 8y′(0) = 7t = 0,4 s
y(0.4) =
15.Convolución y sistemas LTIMedia
x(t)t25h(t)t37

La señal x(t) es distinta de cero solo entre t = 2 s y t = 5 s, y h(t) solo entre t = 3 s y t = 7 s. Halla el instante tstart en que empieza y(t) = x(t) ∗ h(t).

x: 2 … 5 sh: 3 … 7 s
tstart = s
16.Convolución y sistemas LTIDifícil
x(t)t (ms)0,5121−1

Una onda triangular sube y baja linealmente entre −1 y +1 con periodo T = 1 ms. Halla la amplitud c3 de su componente de Fourier a 3000 Hz.

±1T = 1 msf = 3000 Hz
c3 =

3Disoluciones

1.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: y(0.5) = 0,6065

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.

Raíz doble

(r + 1)² = 0 → r = −1

Constantes

A = y(0) = 1
y′(0) = B − 1A → B = -1 + 1 = 0

Evalúa

y(0,5) = (1 + 0·0,5)·e−0,5 = 0,6065

Respuesta

y(0,5) = 0,6065
2.Ecuaciones diferenciales

Respuesta: y(3) = 8,667

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 = e∫2/x dx = x2

Integrar

(x2y)′ = 4x3 → x2y = 4x4/4 + C

Condición inicial

−2 = 4/4 + C → C = −3

Evalúa

y(3) = (4·34/4 + (−3))/32 = 8,667

Respuesta

y(3) = 8,667
3.Matrices y determinantes

Respuesta: det A = −64

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 = −25, M₁₂ = −3, M₁₃ = 15

Desarrollo por cofactores

det A = 1·(−25) − (−3)·(−3) + (−2)·15 = −64

Respuesta

det A = −64
4.Matrices y determinantes

Respuesta: x = −1,905

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 = (−4)·(−6) − 1·3 = 21

Sustituir la columna de x

det Aₓ = 5·(−6) − 1·10 = −40
x = −40/21 = −1,905

Respuesta

x = −1,905
y = −2,619
5.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: compb a = −5,31

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 = 5·2 + 2·(−1) + (−7)·6 = −34

Longitud de b

|b| = √(2² + (−1)² + 6²) = 6,403

Proyección escalar

compb a = a·b/|b| = −34/6,403 = −5,31

Respuesta

compb a = −5,31

Negativa: a tiene una componente que apunta contra b.

6.Vectores: producto escalar y vectorial

Respuesta: (a × b)z = 51

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, componente a componente

(a × b)x = aybz − azby = 6·(−4) − (−5)·5 = 1
(a × b)y = azbx − axbz = (−5)·(−6) − 3·(−4) = 42
(a × b)z = axby − aybx = 3·5 − 6·(−6) = 51

Componente pedida

(a × b)z = 51

Respuesta

(a × b)z = 51

Comprueba: a × b es perpendicular a ambos vectores, así que su producto escalar con a y con b es cero.

7.Integrales

Respuesta: I = 0,3424

Integración por partes: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, a partir de la regla del producto. Elige como u el factor que se simplifica al derivarlo (una potencia de x, o ln x), y como dv el factor que sabes integrar (eˣ, sin x, cos x, o x cuando u = ln x). En una integral definida, evalúa u·v en ambos límites: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Un factor x² necesita dos vueltas.

Elige u y dv

u = x, du = dx; dv = sin x dx, v = −cos x

Primitiva

∫x sin x dx = −x cos x + ∫cos x dx = −x cos x + sin x

Límites

(−π/3·cos π/3 + sin π/3) − (0 + 0) = 0,3424

Respuesta

I = 0,3424
8.Integrales

Respuesta: A = 0,6667

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

0,5x2 = x → x = 0, x = 2

Integrar superior menos inferior

A = [0,5x2 − 0,1667x3]02 = 0,6667

Respuesta

A = 0,6667
9.Cálculo multivariable

Respuesta: c = −54

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(−1, 2) = 18
fx = −9x²y² − y → fx(−1, 2) = −38
fy = −6x³y + 2y − x → fy(−1, 2) = 17

Plano tangente

z = 18 − 38(x + 1) + 17(y − 2)
z = −38x + 17y − 54

Término constante

c = −54

Respuesta

c = −54
10.Cálculo multivariable

Respuesta: fmin = −6

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 − 3) = 0
fy = (2y − 4) = 0
(1, 2), (−1, 2)

Criterio de la segunda derivada

(1, 2): fxx = 6, fyy = 2, fxy = 0, D = 12 → mínimo local
(−1, 2): fxx = −6, fyy = 2, fxy = 0, D = −12 → punto de silla

Valor en el extremo

f(1, 2) = −6

Respuesta

fmin = −6
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 = 0,8415

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+1/(2k + 1)! = sin x

Sustituir

x = 1
S = sin 1 = 0,8415

Respuesta

S = 0,8415
13.Transformadas de Laplace

Respuesta: f(0.75) = 4,512

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 + 3)
A = 50/(2·3) = 8,333
B = 50/((−2)·1) = −25
C = 50/((−3)·(−1)) = 16,67

Transformada inversa

f(t) = 8,333 − 25·e−2t + 16,67·e−3t

Evalúa

f(0,75) = 8,333 − 25·e−2·0,75 + 16,67·e−3·0,75 = 4,512

Respuesta

f(0,75) = 4,512
14.Transformadas de Laplace

Respuesta: y(0.4) = 7,002

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

s²Y − 8s − 7 + 5(sY − 8) + 6Y = 0
Y(s) = (8s + 47)/((s + 2)(s + 3))

Fracciones parciales

A = 31/1 = 31
B = 23/(−1) = −23

Resultado

y(t) = 31·e−2t − 23·e−3t
y(0,4) = 7,002

Respuesta

y(0,4) = 7,002

Comprueba: y(0) = A + B = 8.

15.Convolución y sistemas LTI

Respuesta: tstart = 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 + 3 = 5 s
tend = 5 + 7 = 12 s

Respuesta

tstart = 5 s

Respuesta

tstart = 5 s
16.Convolución y sistemas LTI

Respuesta: c3 = 0,09006

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 = 1000 Hz → k = 3

Amplitud

c3 = 8·1/(π²·3²) = 0,09006

Respuesta

c3 = 0,09006

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