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1Formule e metodi
Equazioni differenziali
Crescita/decadimento esponenziale
dy/dt = ky → y = y0ekt
Tempo di dimezzamento
k = ln 2 / t½
Legge di raffreddamento di Newton
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Fattore integrante
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Serbatoio di miscelazione
dm/dt = r·c − (r/V)·m
Matrici e determinanti
determinante 2×2
det = ad − bc
Inversa di una 2×2
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Prodotto
(AB)ij = Σk AikBkj
Autovalori
det(A − λI) = 0
Regola di Cramer
xi = det(Ai)/det(A)
Vettori: prodotto scalare e vettoriale
Modulo
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Versore
û = a/|a|
Componenti a partire da un angolo
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Prodotto scalare
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Proiezione scalare di a su b
a·b/|b|
Lavoro
W = F·d
Prodotto vettoriale
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Aree
parallelogramma |a × b|, triangolo ½|a × b|
Momento rispetto a O
MO = r × F, r = A − O
Volume di un parallelepipedo
V = |a·(b × c)|
Metodo
Scrivi ogni vettore in componenti; per una forza data da un modulo e un angolo, usa F·cos θ e F·sin θ.
Per lunghezze e direzioni usa il modulo √(x² + y² + z²) e il versore a/|a|.
Usa il prodotto scalare per angoli, proiezioni, perpendicolarità e lavoro: a·b = |a||b|cos θ.
Usa il prodotto vettoriale per vettori perpendicolari, aree e momenti: scrivi con cura le tre componenti, mantenendo l’ordine a × b.
Integrali
Regola della potenza
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Integrale definito
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Integrali fondamentali
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Area tra due curve
∫ab (f − g) dx
Metodo
Riscrivi, dove possibile, la funzione integranda come somma di termini semplici.
Applica la regola della potenza: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), e gli integrali notevoli per ex, 1/x, sin e cos.
Usa la sostituzione quando vedi insieme una funzione e la sua derivata.
Per un integrale definito calcola F(b) − F(a).
Calcolo multivariabile
Derivate parziali
fx = ∂f/∂x (y constant), fxy = fyx
Gradiente
∇f = (fx, fy), largest slope |∇f|
Derivata direzionale
Duf = ∇f·u, u = v/|v|
Piano tangente
z = f(a, b) + fx(x − a) + fy(y − b)
Regola della catena
dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt
Test delle derivate seconde
D = fxxfyy − fxy²: D > 0, fxx > 0 minimum; D > 0, fxx < 0 maximum; D < 0 saddle
Integrale doppio
∬R f dA = ∫ab∫g(x)h(x) f dy dx
Coordinate polari
x = r cos θ, y = r sin θ, dA = r dr dθ
Metodo
Per una derivata parziale, tratta l’altra variabile come una costante e usa le regole a una variabile.
Per le domande sul gradiente calcola ∇f = (fx, fy) nel punto; usa |∇f| per la pendenza massima e ∇f·u con un versore u per una derivata direzionale.
Per gli estremi risolvi insieme fx = 0 e fy = 0, poi classifica ogni punto con D = fxx·fyy − fxy².
Per un integrale doppio disegna la regione, scegli l’ordine (o le coordinate polari per i dischi) in modo che gli estremi interni siano le curve di contorno, e integra prima all’interno.
Successioni e serie
Successione aritmetica
aₙ = a₁ + (n − 1)d, Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2
Successione geometrica
aₙ = a₁rⁿ⁻¹, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r)
Serie geometrica infinita
S = a₁/(1 − r), |r| < 1
Serie armonica generalizzata
Σ1/kᵖ converges only for p > 1
Criterio del rapporto
L = lim |ak+1/ak|: L < 1 converges, L > 1 diverges
Raggio di convergenza
R = lim |ck/ck+1|
Polinomio di Taylor
Pₙ(x) = Σ f⁽ᵏ⁾(a)(x − a)ᵏ/k!
Serie di Maclaurin
eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + …, cos x = 1 − x²/2! + …, ln(1 + x) = x − x²/2 + …
Maggiorazione di Lagrange
|Rₙ| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!
Metodo
Individua il tipo: aritmetica (differenza costante), geometrica (ragione costante), una serie notevole, una serie di potenze o un polinomio di Taylor.
Per le somme usa Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r), oppure S = a₁/(1 − r) quando |r| < 1, con a₁ il primo termine della somma.
Per la convergenza: prima il criterio del termine n-esimo, poi confronta con Σ1/kᵖ o con una serie geometrica, e usa il criterio del rapporto o della radice per fattoriali e potenze k-esime.
Per i polinomi di Taylor elenca f(a), f′(a), f″(a), …, dividi la derivata k-esima per k!, e maggiora l’errore con M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!.
Convoluzione e sistemi LTI
Convoluzione discreta
y[n] = Σ x[k]·h[n − k]
Convoluzione continua
y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ
Lunghezza e somma
Ly = Lx + Lh − 1, Σy = Σx·Σh
Inizio, fine e area
t1 + t3 … t2 + t4, ∫y = ∫x·∫h
Gradino in e^(−at)u(t)
y(t) = (A/a)(1 − e−at)
Sistema del primo ordine
y′ + a·y = b·x → h(t) = b·e−atu(t)
Ricorsione del primo ordine
y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] → h[n] = b·aⁿ
Sinusoide attraverso h(t)
|H(jω)|, ∠H(jω); H(jω) = b/(a + jω)
Ampiezze della serie di Fourier
onda quadra ±A: 4A/(kπ), k dispari; onda triangolare ±A: 8A/(π²k²), k dispari; treno di impulsi: A·D e (2A/(kπ))|sin kπD|
Metodo
Disegna entrambi i segnali e annota dove ciascuno è non nullo.
Ribalta h e falla scorrere: per ogni istante di uscita, trova l’intervallo in cui i due segnali si sovrappongono.
Moltiplica e somma (discreto) oppure moltiplica e integra (continuo) solo su quella sovrapposizione.
Controlla il risultato: l’uscita inizia alla somma degli istanti iniziali, finisce alla somma degli istanti finali, e la sua area o somma è il prodotto delle aree o somme degli ingressi.
2Esercizi
1.Equazioni differenzialiMedia
Risolvi y″ + 3y′ + 2y = 0 con y(0) = 4 e y′(0) = 2. Trova y(2).
y″ + 3y′ + 2y = 0y(0) = 4y′(0) = 2
y(2) =
2.Equazioni differenzialiDifficile
Un serbatoio contiene 500 L di acqua pura. Una salamoia con 0,2 kg di sale per litro entra a 20 L/min, e la soluzione ben miscelata esce con la stessa portata. Dopo quanti minuti t il serbatoio contiene 60 kg di sale?
V = 500 Lm0 = 0 kgc = 0,2 kg/Lr = 20 L/min
t = min
3.Matrici e determinantiMedia
Sia C = AB per le matrici mostrate. Trova l'elemento c21 (riga 2, colonna 1).
A = [−6 −3; −4 −4]B = [−5 −2; −5 4]
c21 =
4.Matrici e determinantiDifficile
Risolvi il sistema −6x + 3y = 2 e −2x − 6y = −1. Trova x.
−6x + 3y = 2−2x − 6y = −1
x =
5.Vettori: prodotto scalare e vettorialeMedia
Una forza costante F = (−10, −15, −20) N agisce su un oggetto mentre si muove in linea retta dal punto A(3, 2, 0) al punto B(4, 0, −3). Le coordinate sono in metri. Trova il lavoro W compiuto dalla forza.
F = (−10, −15, −20) NA(3, 2, 0) mB(4, 0, −3) m
W = J
6.Vettori: prodotto scalare e vettorialeDifficile
Trova il volume V del parallelepipedo i cui spigoli uscenti da un vertice sono a = (−4, 0, −2), b = (0, 2, −2) e c = (3, 4, −3).
a = (−4, 0, −2)b = (0, 2, −2)c = (3, 4, −3)
V =
7.IntegraliMedia
Calcola I = ∫01 2x·(x² + 1)2 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)2[0, 1]
I =
8.IntegraliDifficile
Calcola I = ∫₀2,5 x²·eˣ dx.
∫₀2,5 x²eˣ dx
I =
9.Calcolo multivariabileMedia
Per f(x, y) = 2 ln(x² + 3y²), trova la direzione di massima crescita in (1, 2) come angolo θ dall’asse x positivo, in gradi tra −180° e 180°.
f(x, y) = 2 ln(x² + 3y²)P = (1, 2)
θ = °
10.Calcolo multivariabileDifficile
I punti segnati sono i punti critici di f(x, y) = x⁴ + y⁴ − 16xy. Clicca il punto di sella.
f(x, y) = x⁴ + y⁴ − 16xy
1A (−2, −2)
2B (0, 0)
3C (2, 2)
11.Successioni e serieMedia
La serie di potenze Σk=1∞ k!·(x + 2)ᵏ/kᵏ converge in un intervallo attorno a x₀ = −2. Trova l’estremo destro x di quell’intervallo.
Σ k!·(x + 2)ᵏ/kᵏx₀ = −2
x =
12.Successioni e serieDifficile
Usa il polinomio di Maclaurin di grado 5 di f(x) = sin(3x) per approssimare f(0,8). Dai P₅(0,8).
f(x) = sin(3x)n = 5x = 0,8
P₅(0.8) =
13.Trasformate di LaplaceMedia
F(s) = 23/(s² + 10s + 16). La sua antitrasformata ha la forma f(t) = A·e−2t + B·e−8t. Trova il coefficiente A con i fratti semplici.
F(s) = 23/(s² + 10s + 16)
A =
14.Trasformate di LaplaceDifficile
Un sistema obbedisce a y″ + 9y′ + 18y = 18·u(t). Parte da fermo (y(0) = 0, y′(0) = 0) e l’ingresso è un gradino u(t) = 5 per t ≥ 0. Usa la trasformata di Laplace per trovare l’uscita y(0,25).
L’impulso x(t) = 2 per 0 ≤ t < 0.5 s (nullo altrove) è applicato a un sistema con h(t) = e−0,5tu(t). Trova l’uscita y(1) in t = 1 s, dopo che l’impulso è terminato.
x(t) = 2, 0 ≤ t < 0.5 sh(t) = e−0,5tu(t)t = 1 s
y(1) =
16.Convoluzione e sistemi LTIDifficile
Un treno di impulsi ha altezza 2, larghezza dell’impulso 1,2 ms e periodo 4 ms. Trova l’ampiezza c3 dell’armonica di ordine 3, a 750 Hz.
A = 2τ = 1,2 msT = 4 ms
c3 =
3Soluzioni
1.Equazioni differenziali
Risposta: y(2) = 1,243
Equazioni lineari del secondo ordine: per y″ + b·y′ + c·y = 0 prova y = ert: si ottiene l’equazione caratteristica r² + b·r + c = 0. Due radici reali r₁ ≠ r₂ danno y = A·er₁t + B·er₂t (sovrasmorzato); una radice doppia r dà y = (A + Bt)·ert (smorzamento critico); radici complesse −α ± jω danno y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (sottosmorzato, oscillante). I valori iniziali y(0) e y′(0) fissano A e B. Scritta come y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn è la pulsazione naturale e ζ il coefficiente di smorzamento: con ζ < 1 si ha oscillazione. Con un ingresso costante, y″ + by′ + cy = c·K, la soluzione è il valore a regime K più la risposta libera.
Radici caratteristiche
(r + 1)(r + 2) = 0 → r = −1, −2
Costanti dai valori iniziali
A + B = 4, −1A − 2B = 2
A = 10, B = −6
Calcola
y(2) = 10·e−2 + (−6)·e−4 = 1,243
Risposta
y(2) = 1,243
2.Equazioni differenziali
Risposta: t = 22,91 min
Equazioni differenziali del primo ordine: dy/dt = k·y ha soluzione y = y₀·ekt (crescita per k > 0, decadimento per k < 0); un tempo di dimezzamento T dà k = ln 2/T. La legge di raffreddamento di Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), dà T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Un’equazione lineare y′ + p(x)·y = q(x) si risolve con il fattore integrante μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, quindi μy = ∫μq dx + C.
Risultato
m(t) = 100 + (−100)·e−t/25
Risolvi per t
e−t/25 = (100 − 60)/(100 − 0) = 0,4
t = 25·ln(2,5) = 22,91 min
Risposta
t = 22,91 min
3.Matrici e determinanti
Risposta: c21 = 40
Matrici: il determinante di una matrice 2×2 è ad − bc. Per una 3×3 sviluppa lungo una riga: ogni elemento per il determinante della 2×2 che resta togliendo la sua riga e la sua colonna, con segni alterni + − +. Gli autovalori λ risolvono det(A − λI) = 0; per una 2×2 è λ² − (traccia)·λ + det = 0.
Riga per colonna
c21 = (−4)·(−5) + (−4)·(−5) = 40
Risposta
c21 = 40
4.Matrici e determinanti
Risposta: x = −0,2143
Matrici: il determinante di una matrice 2×2 è ad − bc. Per una 3×3 sviluppa lungo una riga: ogni elemento per il determinante della 2×2 che resta togliendo la sua riga e la sua colonna, con segni alterni + − +. Gli autovalori λ risolvono det(A − λI) = 0; per una 2×2 è λ² − (traccia)·λ + det = 0.
Determinante della matrice dei coefficienti
det A = (−6)·(−6) − 3·(−2) = 42
Sostituisci la colonna di x
det Aₓ = 2·(−6) − 3·(−1) = −9
x = −9/42 = −0,2143
Risposta
x = −0,2143
y = 0,2381
5.Vettori: prodotto scalare e vettoriale
Risposta: W = 80 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.
Spostamento
d = B − A = (4, 0, −3) − (3, 2, 0) = (1, −2, −3) 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.
Prodotto vettoriale b × c
(b × c)x = bycz − bzcy = 2·(−3) − (−2)·4 = 2
(b × c)y = bzcx − bxcz = (−2)·3 − 0·(−3) = −6
(b × c)z = bxcy − bycx = 0·4 − 2·3 = −6
Prodotto scalare con a
a·(b × c) = (−4)·2 + 0·(−6) + (−2)·(−6) = 4
V = |4| = 4
Risposta
V = 4
7.Integrali
Risposta: I = 2,333
Integrali definiti: ∫ₐᵇ f(x) dx è l'area con segno tra il grafico e l'asse x da a a b. Trova una primitiva F (con F′ = f) e calcola F(b) − F(a). Regola della potenza: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). L'area tra due curve è ∫(superiore − inferiore) dx.
Sostituzione
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫12 u2 du
Integra e valuta
I = [u3/3]12 = (8 − 1)/3 = 2,333
Risposta
I = 2,333
8.Integrali
Risposta: I = 37,59
Integrazione per parti: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, dalla regola del prodotto. Scegli u come il fattore che si semplifica quando lo derivi (una potenza di x, o ln x), e dv come il fattore che sai integrare (eˣ, sin x, cos x, o x quando u = ln x). Per un integrale definito, calcola u·v a entrambi gli estremi: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Un fattore x² richiede due passaggi.
Primo passaggio
∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx
Secondo passaggio
∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)
Limiti
12,18·(3,25) − 1·2 = 37,59
Risposta
I = 37,59
9.Calcolo multivariabile
Risposta: θ = 80,54 °
Gradiente: ∇f = (fx, fy) punta nella direzione di massima crescita, e |∇f| è la massima velocità di variazione. La derivata direzionale lungo una direzione v è Duf = ∇f·u con il versore u = v/|v|. Il piano tangente in (a, b) è z = f(a, b) + fx(a, b)(x − a) + fy(a, b)(y − b); dà l’approssimazione lineare di f vicino a quel punto. Regola della catena: dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt.
Derivate parziali
fx = 4x/(x² + 3y²) → fx(1, 2) = 0,3077
fy = 12y/(x² + 3y²) → fy(1, 2) = 1,846
Direzione
θ = atan2(1,846, 0,3077) = 80,54°
Risposta
θ = 80,54°
10.Calcolo multivariabile
Risposta: B (0, 0)
Punti critici e integrali doppi: un punto critico ha fx = fy = 0. Test delle derivate seconde con D = fxxfyy − fxy²: D > 0 e fxx > 0 è un minimo locale, D > 0 e fxx < 0 un massimo locale, D < 0 un punto di sella, e D = 0 non decide nulla. Per un integrale doppio su una regione generica, prendi come estremi interni le curve che delimitano la regione; per dischi e settori usa le coordinate polari, x = r cos θ, y = r sin θ e dA = r dr dθ (non dimenticare il fattore r).
Punti critici
Risolvi insieme fx = 0 e fy = 0.
fx = 4x³ − 16y = 0
fy = 4y³ − 16x = 0
(0, 0), (2, 2), (−2, −2)
Test delle derivate seconde
(0, 0): fxx = 0, fyy = 0, fxy = −16, D = −256 → punto di sella
Convergenza: se i termini non tendono a 0 la serie diverge (criterio del termine n-esimo). Σ1/kᵖ converge solo per p > 1, e Σrᵏ solo per |r| < 1. Confronta una serie con una di queste quando i suoi termini si comportano come loro per k grande. Criterio del rapporto: L = lim |ak+1/ak|; criterio della radice: L = lim |ak|1/k. L < 1 converge, L > 1 diverge, L = 1 non decide nulla. Una serie di potenze Σck(x − x₀)ᵏ converge per |x − x₀| < R con R = lim |ck/ck+1|; una serie a segni alterni con termini decrescenti a 0 converge.
Coefficienti
ck/ck+1 = (1 + 1/k)ᵏ → e
Raggio
R = 2,718
Intervallo
−4,718 < x < 0,7183
x = 0,7183
Risposta
x = 0,7183
Il criterio del rapporto non dice nulla nei due estremi; vanno verificati separatamente.
12.Successioni e serie
Risposta: P₅(0.8) = 0,7596
Polinomi di Taylor: vicino a x = a una funzione regolare è approssimata da Pₙ(x) = f(a) + f′(a)(x − a) + f″(a)(x − a)²/2! + … + f⁽ⁿ⁾(a)(x − a)ⁿ/n!; per a = 0 questo è il polinomio di Maclaurin. Serie notevoli: 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. Maggiorazione del resto di Lagrange: |f(x) − Pₙ(x)| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!, dove M è il massimo valore di |f⁽ⁿ⁺¹⁾| tra a e x.
Polinomio di Maclaurin
P₅(x) = 3x − 4,5x³ + 2,025x⁵
Sostituisci
P₅(0,8) = 2,4 − 2,304 + 0,663552 = 0,7596
Risposta
P₅(0,8) = 0,7596
Il valore esatto è f(0,8) = 0,675463; l’errore −0,0840888 diminuisce se prendi più termini o un punto più vicino a 0.
13.Trasformate di Laplace
Risposta: A = 3,833
Trasformata di Laplace: F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt trasforma le derivate in moltiplicazioni per s: ℒ{f′} = sF(s) − f(0), ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0). Coppie standard: 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), e una traslazione s → s + σ moltiplica la funzione nel tempo per e−σt. Per antitrasformare una F(s) razionale, scomponila in fratti semplici: il residuo di un polo semplice p è A = [(s − p)·F(s)] in s = p. Teorema del valore finale: f(∞) = lims→0 s·F(s), valido solo quando tutti i poli di s·F(s) giacciono nel semipiano sinistro. Teorema del valore iniziale: f(0⁺) = lims→∞ s·F(s).
Scomponi il denominatore
s² + 10s + 16 = (s + 2)(s + 8)
F(s) = A/(s + 2) + B/(s + 8)
Regola di copertura
Moltiplica per (s + 2) e poni s = −2: il termine in B si annulla.
A = 23/(s + 8) |s = −2 = 23/6 = 3,833
Risposta
A = 3,833
(B = −3,833, quindi f(t) = 3,833·e−2t − 3,833·e−8t)
14.Trasformate di Laplace
Risposta: y(0.25) = 1,392
Trasformata di Laplace: F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt trasforma le derivate in moltiplicazioni per s: ℒ{f′} = sF(s) − f(0), ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0). Coppie standard: 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), e una traslazione s → s + σ moltiplica la funzione nel tempo per e−σt. Per antitrasformare una F(s) razionale, scomponila in fratti semplici: il residuo di un polo semplice p è A = [(s − p)·F(s)] in s = p. Teorema del valore finale: f(∞) = lims→0 s·F(s), valido solo quando tutti i poli di s·F(s) giacciono nel semipiano sinistro. Teorema del valore iniziale: f(0⁺) = lims→∞ s·F(s).
Trasforma l’equazione
Y(s) = 90/(s(s + 3)(s + 6))
Fratti semplici
A = 90/(3·6) = 5
B = 90/((−3)·3) = −10
C = 90/((−6)·(−3)) = 5
Uscite
y(t) = 5 − 10·e−3t + 5·e−6t
y(0,25) = 1,392
Risposta
y(0,25) = 1,392
15.Convoluzione e sistemi LTI
Risposta: y(1) = 0,6891
Convoluzione continua: y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ. Ribalta h, falla scorrere fino alla posizione t e integra il prodotto delle parti sovrapposte. Per segnali causali l’integrale va da 0 a t. Risultati utili: l’area di y è l’area di x per l’area di h; se x dura da t₁ a t₂ e h da t₃ a t₄, y dura da t₁ + t₃ a t₂ + t₄. Per h(t) = e−atu(t) e un gradino di altezza A, y(t) = (A/a)(1 − e−at).
Uscita alla fine dell’impulso
y(0,5) = (2/0,5)(1 − e−0,25) = 0,8848
Decadimento dopo l’impulso
y(1) = 0,8848·e−0,5·0,5 = 0,6891
Risposta
y(1) = 0,6891
16.Convoluzione e sistemi LTI
Risposta: c3 = 0,1312
Risposta impulsiva e serie di Fourier: la risposta impulsiva h(t) descrive completamente un sistema LTI: per y′ + a·y = b·x è h(t) = b·e−atu(t), e per y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] è h[n] = b·aⁿu[n]. Una sinusoide cos ωt passa con guadagno |H(jω)| e fase ∠H(jω), dove H è la trasformata di Fourier di h. Un segnale periodico è una somma di armoniche a k/T: un’onda quadra di ±A ha solo armoniche dispari con ampiezze 4A/(kπ), un’onda triangolare di picco A ha 8A/(π²k²), e un treno di impulsi di altezza A e rapporto di duty D ha il valor medio A·D e le armoniche (2A/(kπ))·|sin(kπD)|.