Matemática para Engenharia 2: pacote de revisão

Formulários, as principais etapas dos métodos de cada tópico e 16 exercícios, com soluções completas no final.

Novos exercíciosVoltar à disciplina

Na janela de impressão, escolha “Salvar como PDF” para guardar uma cópia no seu dispositivo.

1Fórmulas e métodos

Equações diferenciais

Crescimento/decaimento exponencial
dy/dt = ky → y = y0ekt
Meia-vida
k = ln 2 / t½
Lei de resfriamento de Newton
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Fator integrante
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Tanque de mistura
dm/dt = r·c − (r/V)·m

Matrizes e determinantes

determinante 2×2
det = ad − bc
Inversa 2×2
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Produto
(AB)ij = Σk AikBkj
Valores próprios
det(A − λI) = 0
Regra de Cramer
xi = det(Ai)/det(A)

Vetores: produto escalar e vetorial

Módulo
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Vetor unitário
û = a/|a|
Componentes a partir de um ângulo
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Produto escalar
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Projeção escalar de a sobre b
a·b/|b|
Trabalho
W = F·d
Produto vetorial
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Áreas
paralelogramo |a × b|, triângulo ½|a × b|
Momento em relação a O
MO = r × F, r = A − O
Volume de um paralelepípedo
V = |a·(b × c)|

Método

  1. Escreva todo vetor em componentes; para uma força dada por um módulo e um ângulo, use F·cos θ e F·sin θ.
  2. Para comprimentos e direções use o módulo √(x² + y² + z²) e o vetor unitário a/|a|.
  3. Use o produto escalar para ângulos, projeções, perpendicularidade e trabalho: a·b = |a||b|cos θ.
  4. Use o produto vetorial para vetores perpendiculares, áreas e momentos: escreva as três componentes com cuidado, mantendo a ordem a × b.

Integrais

Regra da potência
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Integral definida
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Integrais comuns
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Área entre curvas
∫ab (f − g) dx

Método

  1. Reescreva o integrando como uma soma de termos simples sempre que possível.
  2. Aplique a regra da potência: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), e as integrais padrão para ex, 1/x, sen e cos.
  3. Use substituição quando vir uma função e sua derivada juntas.
  4. Para uma integral definida, calcule F(b) − F(a).

Cálculo de várias variáveis

Derivadas parciais
fx = ∂f/∂x (y constant), fxy = fyx
Gradiente
∇f = (fx, fy), largest slope |∇f|
Derivada direcional
Duf = ∇f·u, u = v/|v|
Plano tangente
z = f(a, b) + fx(x − a) + fy(y − b)
Regra da cadeia
dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt
Teste da segunda derivada
D = fxxfyy − fxy²: D > 0, fxx > 0 minimum; D > 0, fxx < 0 maximum; D < 0 saddle
Integral dupla
∬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. Para uma derivada parcial, trate a outra variável como constante e use as regras de uma variável.
  2. Para questões de gradiente calcule ∇f = (fx, fy) no ponto; use |∇f| para a maior inclinação e ∇f·u com um vetor unitário u para uma derivada direcional.
  3. Para extremos resolva fx = 0 e fy = 0 juntos e depois classifique cada ponto com D = fxx·fyy − fxy².
  4. Para uma integral dupla esboce a região, escolha a ordem (ou coordenadas polares para discos) de modo que os limites internos sejam as curvas de contorno, e integre primeiro por dentro.

Sequências e séries

Sequência aritmética
aₙ = a₁ + (n − 1)d, Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2
Sequência geométrica
aₙ = a₁rⁿ⁻¹, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r)
Série geométrica infinita
S = a₁/(1 − r), |r| < 1
Série-p
Σ1/kᵖ converges only for p > 1
Teste da razão
L = lim |ak+1/ak|: L < 1 converges, L > 1 diverges
Raio de convergência
R = lim |ck/ck+1|
Polinômio de Taylor
Pₙ(x) = Σ f⁽ᵏ⁾(a)(x − a)ᵏ/k!
Série de Maclaurin
eˣ = Σxᵏ/k!, sin x = x − x³/3! + …, cos x = 1 − x²/2! + …, ln(1 + x) = x − x²/2 + …
Cota de erro de Lagrange
|Rₙ| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!

Método

  1. Identifique o tipo: aritmética (diferença constante), geométrica (razão constante), uma série padrão, uma série de potências ou um polinômio de Taylor.
  2. Para somas use Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2, Sₙ = a₁(1 − rⁿ)/(1 − r), ou S = a₁/(1 − r) quando |r| < 1, com a₁ o primeiro termo da soma.
  3. Para a convergência: primeiro o teste do n-ésimo termo, depois compare com Σ1/kᵖ ou com uma série geométrica, e use o teste da razão ou da raiz para fatoriais e potências k-ésimas.
  4. Para polinômios de Taylor liste f(a), f′(a), f″(a), …, divida a k-ésima derivada por k! e limite o erro com M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!.

Convolução e sistemas LIT

Convolução discreta
y[n] = Σ x[k]·h[n − k]
Convolução contínua
y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ
Comprimento e soma
Ly = Lx + Lh − 1, Σy = Σx·Σh
Início, fim e área
t1 + t3 … t2 + t4, ∫y = ∫x·∫h
Degrau em e^(−at)u(t)
y(t) = (A/a)(1 − e−at)
Sistema de primeira ordem
y′ + a·y = b·x → h(t) = b·e−atu(t)
Recursão de primeira ordem
y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] → h[n] = b·aⁿ
Senoide por h(t)
|H(jω)|, ∠H(jω); H(jω) = b/(a + jω)
Amplitudes da série de Fourier
quadrada ±A: 4A/(kπ), k ímpar; triangular ±A: 8A/(π²k²), k ímpar; trem de pulsos: A·D e (2A/(kπ))|sen kπD|

Método

  1. Esboce os dois sinais e marque onde cada um é não nulo.
  2. Inverta h e deslize-a: para cada instante de saída, encontre a faixa em que os dois sinais se sobrepõem.
  3. Multiplique e some (discreto) ou multiplique e integre (contínuo) somente sobre essa sobreposição.
  4. Confira o resultado: a saída começa na soma dos instantes iniciais, termina na soma dos instantes finais, e sua área ou soma é o produto das áreas ou somas das entradas.

2Exercícios

1.Equações diferenciaisMédia
t (min)T (°C)26Ta​23 °C

Uma xícara de café a 94 °C é deixada em uma sala a 19 °C. Após 26 min sua temperatura é 23 °C. Ela segue a lei de resfriamento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Encontre a constante k em min⁻¹.

T0 = 94 °CTa = 19 °CT(26) = 23 °C
k = min⁻¹
2.Equações diferenciaisDifícil
xy13(1, 0)y(3) = ?

Resolva o problema de valor inicial y′ + 3y/x = 5 para x > 0, com y(1) = 0. Encontre y(3).

y′ + 3y/x = 5y(1) = 0
y(3) =
3.Matrizes e determinantesMédia
A =6−124B =6−136

Seja C = AB para as matrizes apresentadas. Calcule o elemento c21 (linha 2, coluna 1).

A = [6 −1; 2 4]B = [6 −1; 3 6]
c21 =
4.Matrizes e determinantesDifícil
A =2−188

Calcule o maior valor próprio λ da matriz A apresentada.

A = [2 −1; 8 8]
λ =
5.Vetores: produto escalar e vetorialMédia
xyzab

Encontre a projeção escalar compb a de a = (1, 6, 4) sobre b = (5, 4, 0), isto é, a componente de a na direção de b.

a = (1, 6, 4)b = (5, 4, 0)
compb a =
6.Vetores: produto escalar e vetorialDifícil
xyzab

Para a = (−5, −2, 1) e b = (5, −3, 2), encontre a componente x (a × b)x do produto vetorial a × b.

a = (−5, −2, 1)b = (5, −3, 2)
(a × b)x =
7.IntegraisMédia
xy01

Calcule I = ∫01 2x·(x² + 1)2 dx.

f(x) = 2x·(x² + 1)2[0, 1]
I =
8.IntegraisDifícil
xy2,5y = x²eˣ

Calcule I = ∫₀2,5 x²·eˣ dx.

∫₀2,5 x²eˣ dx
I =
9.Cálculo de várias variáveisMédia
xy3−1P

O plano tangente a z = 4xy² + 3x³ − y² − 3xy no ponto onde (x, y) = (3, −1) pode ser escrito como z = px + qy + c. Encontre c.

f(x, y) = 4xy² + 3x³ − y² − 3xy(a, b) = (3, −1)
c =
10.Cálculo de várias variáveisDifícil
xy−505−2024(3, 3)(−3, 3)

f(x, y) = x³ − 27x + y² − 6y tem um ponto crítico em (3, 3). Calcule ali o discriminante D = fxxfyy − fxy².

f(x, y) = x³ − 27x + y² − 6yP = (3, 3)
D =
11.Sequências e sériesMédia
k|aₖ₊₁/aₖ|123456789101112

Aplique o teste da razão a Σk=1∞ k²·4ᵏ/3ᵏ. Encontre L = lim |ak+1/ak|.

ak = k²·4ᵏ/3ᵏ
L =
12.Sequências e sériesDifícil

f(x) = eˣ é aproximada pelo seu polinômio de Maclaurin de grau 3 em x = 0,3. Use a cota de erro de Lagrange M·|x|ⁿ⁺¹/(n + 1)! com M = e0,3 = 1,35 para encontrar o maior erro possível |R₃|.

f(x) = eˣn = 3x = 0,3M = 1,35
|R₃| =
13.Transformadas de LaplaceMédia
t (s)f(t)t = 0,1f(0,1) = ?

Encontre f(t) para F(s) = (s + 37)/(s² + 8s + 16) e calcule f(0,1).

F(s) = (s + 37)/(s² + 8s + 16)t = 0,1 s
f(0.1) =
14.Transformadas de LaplaceDifícil
ReIm−2−4−6−8−10

Um sistema é descrito pela equação diferencial y″ + 8y′ + 15y = 2u′ + 20u, com entrada u(t) e saída y(t). Encontre sua função de transferência G(s) = Y(s)/U(s) (condições iniciais nulas) e calcule a resposta ao impulso g(t) em t = 0,4 s. Encontre g(0,4).

y″ + 8y′ + 15y = 2u′ + 20ut = 0,4 s
g(0.4) =
15.Convolução e sistemas LITMédia
x(t)t0,510h(t)t1

O pulso x(t) = 10 para 0 ≤ t < 0.5 s (zero fora disso) é aplicado a um sistema com h(t) = e−2tu(t). Encontre a saída y(1,5) em t = 1,5 s, depois que o pulso terminou.

x(t) = 10, 0 ≤ t < 0.5 sh(t) = e−2tu(t)t = 1,5 s
y(1.5) =
16.Convolução e sistemas LITDifícil
2cos(15t)h(t) = 10e−5t​u(t)y(t)

A entrada x(t) = 2·cos(15t) é aplicada a um sistema com h(t) = 10·e−5tu(t). Encontre a amplitude Ym da saída em regime permanente.

h(t) = 10e−5tu(t)x(t) = 2cos(15t)
Ym =

3Soluções

1.Equações diferenciais

Resposta: k = 0,1127 min⁻¹

Equações diferenciais de primeira ordem: dy/dt = k·y tem a solução y = y₀·ekt (crescimento para k > 0, decaimento para k < 0); uma meia-vida T dá k = ln 2/T. A lei de resfriamento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), dá T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Uma equação linear y′ + p(x)·y = q(x) é resolvida com o fator integrante μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, então μy = ∫μq dx + C.

Razão das diferenças de temperatura

e−26k = 4/75

Resolver para k

k = ln(75/4)/26 = 0,1127 min⁻¹

Resposta

k = 0,1127 min⁻¹
2.Equações diferenciais

Resposta: y(3) = 3,704

Equações diferenciais de primeira ordem: dy/dt = k·y tem a solução y = y₀·ekt (crescimento para k > 0, decaimento para k < 0); uma meia-vida T dá k = ln 2/T. A lei de resfriamento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), dá T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Uma equação linear y′ + p(x)·y = q(x) é resolvida com o fator integrante μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, então μy = ∫μq dx + C.

Fator integrante

μ = e∫3/x dx = x3

Integrar

(x3y)′ = 5x3 → x3y = 5x4/4 + C

Condição inicial

0 = 5/4 + C → C = −1,25

Calcular

y(3) = (5·34/4 + (−1,25))/33 = 3,704

Resposta

y(3) = 3,704
3.Matrizes e determinantes

Resposta: c21 = 24

Matrizes: o determinante de uma matriz 2×2 é ad − bc. Numa 3×3, desenvolva por uma linha: cada elemento vezes o determinante da 2×2 que resta ao tirar a sua linha e coluna, com sinais alternados + − +. Os valores próprios λ resolvem det(A − λI) = 0; numa 2×2 é λ² − (traço)·λ + det = 0.

Linha vezes coluna

c21 = 2·6 + 4·3 = 24

Resposta

c21 = 24
4.Matrizes e determinantes

Resposta: λ = 6

Matrizes: o determinante de uma matriz 2×2 é ad − bc. Numa 3×3, desenvolva por uma linha: cada elemento vezes o determinante da 2×2 que resta ao tirar a sua linha e coluna, com sinais alternados + − +. Os valores próprios λ resolvem det(A − λI) = 0; numa 2×2 é λ² − (traço)·λ + det = 0.

Equação característica

λ² − (10)λ + (24) = 0

Resolva

λ = (10 ± √(4))/2 → λ = 4, 6
λ = 6

Resposta

λ = 6
5.Vetores: produto escalar e vetorial

Resposta: compb a = 4,529

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.

Produto escalar

a·b = 1·5 + 6·4 + 4·0 = 29

Comprimento de b

|b| = √(5² + 4² + 0²) = 6,403

Projeção escalar

compb a = a·b/|b| = 29/6,403 = 4,529

Resposta

compb a = 4,529
6.Vetores: produto escalar e vetorial

Resposta: (a × b)x = −1

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.

Produto vetorial, componente por componente

(a × b)x = aybz − azby = (−2)·2 − 1·(−3) = −1
(a × b)y = azbx − axbz = 1·5 − (−5)·2 = 15
(a × b)z = axby − aybx = (−5)·(−3) − (−2)·5 = 25

Componente pedida

(a × b)x = −1

Resposta

(a × b)x = −1

Verificação: a × b é perpendicular aos dois vetores, então o seu produto escalar com a e com b é zero.

7.Integrais

Resposta: I = 2,333

Integrais definidos: ∫ₐᵇ f(x) dx é a área com sinal entre o gráfico e o eixo x de a a b. Encontre uma primitiva F (com F′ = f) e calcule F(b) − F(a). Regra da potência: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). A área entre duas curvas é ∫(superior − inferior) dx.

Substituição

u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫12 u2 du

Integrar e avaliar

I = [u3/3]12 = (8 − 1)/3 = 2,333

Resposta

I = 2,333
8.Integrais

Resposta: I = 37,59

Integração por partes: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, a partir da regra do produto. Escolha como u o fator que fica mais simples quando você o deriva (uma potência de x ou ln x) e como dv o fator que você sabe integrar (eˣ, sen x, cos x ou x quando u = ln x). Para uma integral definida, calcule u·v nos dois limites: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Um fator x² exige duas rodadas.

Primeira rodada

∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx

Segunda rodada

∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)

Limites

12,18·(3,25) − 1·2 = 37,59

Resposta

I = 37,59
9.Cálculo de várias variáveis

Resposta: c = −194

Gradiente: ∇f = (fx, fy) aponta na direção de maior crescimento, e |∇f| é a maior taxa de variação. A derivada direcional ao longo de uma direção v é Duf = ∇f·u com o vetor unitário u = v/|v|. O plano tangente em (a, b) é z = f(a, b) + fx(a, b)(x − a) + fy(a, b)(y − b); ele dá a aproximação linear de f perto desse ponto. Regra da cadeia: dz/dt = fx·dx/dt + fy·dy/dt.

Valor e inclinações no ponto

f(3, −1) = 101
fx = 4y² + 9x² − 3y → fx(3, −1) = 88
fy = 8xy − 2y − 3x → fy(3, −1) = −31

Plano tangente

z = 101 + 88(x − 3) − 31(y + 1)
z = 88x − 31y − 194

Termo constante

c = −194

Resposta

c = −194
10.Cálculo de várias variáveis

Resposta: D = 36

Pontos críticos e integrais duplas: um ponto crítico tem fx = fy = 0. Teste da segunda derivada com D = fxxfyy − fxy²: D > 0 e fxx > 0 é um mínimo local, D > 0 e fxx < 0 um máximo local, D < 0 um ponto de sela, e D = 0 não decide nada. Para uma integral dupla sobre uma região geral, faça dos limites internos as curvas que delimitam a região; para discos e setores use coordenadas polares, x = r cos θ, y = r sin θ e dA = r dr dθ (não esqueça o fator r).

Derivadas segundas

fxx = 18, fyy = 2, fxy = 0

Discriminante

D = 18·2 − 0² = 36
→ mínimo local

Resposta

D = 36
11.Sequências e séries

Resposta: L = 1,333

Convergência: se os termos não tendem a 0, a série diverge (teste do n-ésimo termo). Σ1/kᵖ converge somente para p > 1, e Σrᵏ somente para |r| < 1. Compare uma série com uma dessas quando seus termos se comportam como elas para k grande. Teste da razão: L = lim |ak+1/ak|; teste da raiz: L = lim |ak|1/k. L < 1 converge, L > 1 diverge, L = 1 não decide nada. Uma série de potências Σck(x − x₀)ᵏ converge para |x − x₀| < R com R = lim |ck/ck+1|; uma série alternada com termos decrescentes a 0 converge.

Razão entre termos consecutivos

|ak+1/ak| = ((k + 1)/k)²·4/3 → 4/3

Conclusão

L = 1,333 > 1

Resposta

L = 1,333

L > 1, então a série diverge.

12.Sequências e séries

Resposta: |R₃| = 0,0004556

Polinômios de Taylor: perto de x = a, uma função suave é aproximada 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 este é o polinômio de Maclaurin. Séries padrão: 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 de erro de Lagrange: |f(x) − Pₙ(x)| ≤ M·|x − a|ⁿ⁺¹/(n + 1)!, em que M é o maior valor de |f⁽ⁿ⁺¹⁾| entre a e x.

Cota para a derivada

M = e0,3 = 1,35

Cota de Lagrange

|R₃| ≤ 1,35·0,3⁴/4! = 0,0004556

Resposta

|R₃| = 0,0004556

O erro verdadeiro é menor: |f(0,3) − P₃(0,3)| = 0,0003588.

13.Transformadas de Laplace

Resposta: f(0.1) = 2,882

Transformada de Laplace: F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt transforma derivadas em multiplicações por s: ℒ{f′} = sF(s) − f(0), ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0). Pares usuais: 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 um deslocamento s → s + σ multiplica a função do tempo por e−σt. Para inverter uma F(s) racional, decomponha-a em frações parciais: o resíduo de um polo simples p é A = [(s − p)·F(s)] em s = p. Teorema do valor final: f(∞) = lims→0 s·F(s), válido apenas quando todos os polos de s·F(s) estão no semiplano esquerdo. Teorema do valor inicial: f(0⁺) = lims→∞ s·F(s).

Fatore o denominador

s² + 8s + 16 = (s + 4)²

Frações parciais

s + 37 = 1(s + 4) + 33
F(s) = 1/(s + 4) + 33/(s + 4)²

Transformada inversa

f(t) = e−4t + 33·t·e−4t
f(0,1) = (1 + 33·0,1)·e−4·0,1 = 2,882

Resposta

f(0,1) = 2,882
14.Transformadas de Laplace

Resposta: g(0.4) = 1,432

Transformada de Laplace: F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt transforma derivadas em multiplicações por s: ℒ{f′} = sF(s) − f(0), ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0). Pares usuais: 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 um deslocamento s → s + σ multiplica a função do tempo por e−σt. Para inverter uma F(s) racional, decomponha-a em frações parciais: o resíduo de um polo simples p é A = [(s − p)·F(s)] em s = p. Teorema do valor final: f(∞) = lims→0 s·F(s), válido apenas quando todos os polos de s·F(s) estão no semiplano esquerdo. Teorema do valor inicial: f(0⁺) = lims→∞ s·F(s).

Função de transferência

G(s) = Y(s)/U(s) = (2s + 20)/(s² + 8s + 15)

Frações parciais

s² + 8s + 15 = (s + 3)(s + 5)
A = 7, B = −5

Resposta ao impulso

g(t) = 7·e−3t − 5·e−5t
g(0,4) = 1,432

Resposta

g(0,4) = 1,432
15.Convolução e sistemas LIT

Resposta: y(1.5) = 0,4277

Convolução contínua: y(t) = ∫ x(τ)·h(t − τ) dτ. Inverta h, deslize-a até a posição t e integre o produto das partes sobrepostas. Para sinais causais a integral vai de 0 a t. Resultados úteis: a área de y é a área de x vezes a área de h; se x dura de t₁ a t₂ e h de t₃ a t₄, y dura de t₁ + t₃ a t₂ + t₄. Para h(t) = e−atu(t) e um degrau de altura A, y(t) = (A/a)(1 − e−at).

Saída no fim do pulso

y(0,5) = (10/2)(1 − e−1) = 3,161

Decaimento depois do pulso

y(1,5) = 3,161·e−2·1 = 0,4277

Resposta

y(1,5) = 0,4277
16.Convolução e sistemas LIT

Resposta: Ym = 1,265

Resposta ao impulso e série de Fourier: a resposta ao impulso h(t) descreve completamente um sistema LIT: para y′ + a·y = b·x ela é h(t) = b·e−atu(t), e para y[n] = a·y[n − 1] + b·x[n] ela é h[n] = b·aⁿu[n]. Uma senoide cos ωt passa com ganho |H(jω)| e fase ∠H(jω), onde H é a transformada de Fourier de h. Um sinal periódico é uma soma de harmônicos em k/T: uma onda quadrada de ±A tem apenas harmônicos ímpares com amplitudes 4A/(kπ), uma onda triangular de pico A tem 8A/(π²k²), e um trem de pulsos de altura A e ciclo de trabalho D tem a média A·D e os harmônicos (2A/(kπ))·|sen(kπD)|.

Resposta em frequência

H(jω) = 10/(5 + jω)

Ganho na frequência da entrada

|H(j15)| = 10/√(5² + 15²) = 0,6325
Ym = 2·0,6325 = 1,265

Resposta

Ym = 1,265

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