Matemática para Engenharia 2: pacote de revisão

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

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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)30Ta​46 °C

Uma xícara de café a 85 °C é deixada em uma sala a 19 °C. Após 30 min sua temperatura é 46 °C. Ela segue a lei de resfriamento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Encontre a constante k em min⁻¹.

T0 = 85 °CTa = 19 °CT(30) = 46 °C
k = min⁻¹
2.Equações diferenciaisDifícil
xy12(1, 1)y(2) = ?

Resolva o problema de valor inicial y′ + y/x = 3x2 para x > 0, com y(1) = 1. Encontre y(2).

y′ + y/x = 3x2y(1) = 1
y(2) =
3.Matrizes e determinantesMédia
A =2−3−21B =−6020

Seja C = AB para as matrizes apresentadas. Calcule o elemento c11 (linha 1, coluna 1).

A = [2 −3; −2 1]B = [−6 0; 2 0]
c11 =
4.Matrizes e determinantesDifícil
A =2−4−2−5b =0−5

Resolva o sistema 2x − 4y = 0 e −2x − 5y = −5. Calcule x.

2x − 4y = 0−2x − 5y = −5
x =
5.Vetores: produto escalar e vetorialMédia
xyzab

Encontre o ângulo θ entre os vetores a = (−6, −1, 0) e b = (−3, 2, −1), em graus.

a = (−6, −1, 0)b = (−3, 2, −1)
θ = °
6.Vetores: produto escalar e vetorialDifícil
xyzab

Para a = (0, −2, 2) e b = (2, −5, 1), encontre a componente y (a × b)y do produto vetorial a × b.

a = (0, −2, 2)b = (2, −5, 1)
(a × b)y =
7.IntegraisMédia
xy01

Calcule I = ∫01 e2x dx.

f(x) = e2x[0, 1]
I =
8.IntegraisDifícil
xy−22

Calcule a área A da região entre a parábola y = 4 − x² e o eixo x.

y = 4 − x²
A =
9.Cálculo de várias variáveisMédia
xy3−1P

O plano tangente a z = −3x³y − x² + 4xy no ponto onde (x, y) = (3, −1) pode ser escrito como z = px + qy + c. Encontre c.

f(x, y) = −3x³y − x² + 4xy(a, b) = (3, −1)
c =
10.Cálculo de várias variáveisDifícil
xy1,5

Use coordenadas polares para calcular I = ∬R √(x² + y²) dA, em que R é o disco x² + y² ≤ 2,25.

f = √(x² + y²)0 ≤ r ≤ 1,50 ≤ θ ≤ 2π
I =
11.Sequências e sériesMédia
xx₀ = 0??R

Encontre o raio de convergência R da série de potências Σk=1∞ 4ᵏx²ᵏ/k.

Σ 4ᵏx²ᵏ/kx₀ = 0
R =
12.Sequências e sériesDifícil

f(x) = sin x é aproximada em x = 0,5 pelo seu polinômio de Maclaurin de grau n. Com a cota de Lagrange M·|x|ⁿ⁺¹/(n + 1)! e M = 1, encontre o menor grau n que garante um erro abaixo de 0,0001.

f(x) = sin xx = 0,5M = 1ε = 0,0001
n =
13.Transformadas de LaplaceMédia
ReIm−1−2−3−412

Encontre f(t) para F(s) = (5s + 20)/(s² + 4s + 8) completando o quadrado e calcule f(0,4).

F(s) = (5s + 20)/(s² + 4s + 8)t = 0,4 s
f(0.4) =
14.Transformadas de LaplaceDifícil
t (s)y(t)t = 0,1y(0,1) = ?

Um sistema obedece a y″ + 7y′ + 12y = 6·u(t). Ele parte do repouso (y(0) = 0, y′(0) = 0) e a entrada é um degrau u(t) = 2 para t ≥ 0. Use a transformada de Laplace para encontrar a saída y(0,1).

y″ + 7y′ + 12y = 6·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0,1 s
y(0.1) =
15.Convolução e sistemas LITMédia
x(t)t−10h(t)t35

O sinal x(t) é não nulo apenas entre t = −1 s e t = 0 s, e h(t) apenas entre t = 3 s e t = 5 s. Encontre o instante tstart em que y(t) = x(t) ∗ h(t) começa.

x: −1 … 0 sh: 3 … 5 s
tstart = s
16.Convolução e sistemas LITDifícil
δ(t)y′ + 5y = 10xh(t)

Um sistema obedece a y′(t) + 5·y(t) = 10·x(t). Encontre sua resposta ao impulso em t = 0,25 s, h(0,25).

y′ + 5y = 10xt = 0,25 s
h(0.25) =

3Soluções

1.Equações diferenciais

Resposta: k = 0,02979 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−30k = 27/66

Resolver para k

k = ln(66/27)/30 = 0,02979 min⁻¹

Resposta

k = 0,02979 min⁻¹
2.Equações diferenciais

Resposta: y(2) = 6,125

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∫1/x dx = x1

Integrar

(x1y)′ = 3x3 → x1y = 3x4/4 + C

Condição inicial

1 = 3/4 + C → C = 0,25

Calcular

y(2) = (3·24/4 + 0,25)/21 = 6,125

Resposta

y(2) = 6,125
3.Matrizes e determinantes

Resposta: c11 = −18

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

c11 = 2·(−6) + (−3)·2 = −18

Resposta

c11 = −18
4.Matrizes e determinantes

Resposta: x = 1,111

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.

Determinante da matriz dos coeficientes

det A = 2·(−5) − (−4)·(−2) = −18

Substituir a coluna de x

det Aₓ = 0·(−5) − (−4)·(−5) = −20
x = −20/(−18) = 1,111

Resposta

x = 1,111
y = 0,5556
5.Vetores: produto escalar e vetorial

Resposta: θ = 45,33 °

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 = (−6)·(−3) + (−1)·2 + 0·(−1) = 16

Módulos

|a| = √((−6)² + (−1)² + 0²) = 6,083
|b| = √((−3)² + 2² + (−1)²) = 3,742

Ângulo

cos θ = 16/(6,083·3,742) = 0,703
θ = arccos(0,703) = 45,33°

Resposta

θ = 45,33°
6.Vetores: produto escalar e vetorial

Resposta: (a × b)y = 4

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)·1 − 2·(−5) = 8
(a × b)y = azbx − axbz = 2·2 − 0·1 = 4
(a × b)z = axby − aybx = 0·(−5) − (−2)·2 = 4

Componente pedida

(a × b)y = 4

Resposta

(a × b)y = 4

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

7.Integrais

Resposta: I = 3,195

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.

Primitiva

F(x) = e2x/2

Avaliar nos limites

I = (e2 − 1)/2 = (7,389 − 1)/2 = 3,195

Resposta

I = 3,195
8.Integrais

Resposta: A = 10,67

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.

Zeros

4 − x² = 0 → x = ±2

Integrar

A = [4x − x³/3]−22 = 5,333 − (−5,333) = 10,67

Resposta

A = 10,67
9.Cálculo de várias variáveis

Resposta: c = −222

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) = 60
fx = −9x²y − 2x + 4y → fx(3, −1) = 71
fy = −3x³ + 4x → fy(3, −1) = −69

Plano tangente

z = 60 + 71(x − 3) − 69(y + 1)
z = 71x − 69y − 222

Termo constante

c = −222

Resposta

c = −222
10.Cálculo de várias variáveis

Resposta: I = 7,069

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).

Forma polar

I = ∫02π ∫01,5 r·r dr dθ

Integrar

∫ r·r dr = [r³/3]
I = 7,069

Resposta

I = 7,069
11.Sequências e séries

Resposta: R = 0,5

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.

Coeficientes

A série está em x²: converge para 4·x² < 1, portanto |x| < 1/2.

Raio

R = 0,5

Resposta

R = 0,5

O teste da razão nada diz nos dois extremos; eles precisam ser verificados separadamente.

12.Sequências e séries

Resposta: n = 5

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.

n(n + 1)!cota010,5120,125260,020833240,00260441200,000260457202,17 × 10⁻⁵

Cotas para n crescente

n = 4: 0,0002604 ≥ 0,0001
n = 5: 2,17 × 10⁻⁵ < 0,0001

Menor grau

n = 5

Resposta

n = 5
13.Transformadas de Laplace

Resposta: f(0.4) = 3,177

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).

Complete o quadrado

s² + 4s + 8 = (s + 2)² + 4 = (s + 2)² + 2²

Associe o numerador

F(s) = 5·(s + 2)/((s + 2)² + 2²) + (10/2)·2/((s + 2)² + 2²)

Transformada inversa

f(t) = e−2t·(5·cos 2t + 5·sin 2t)
f(0,4) = e−2·0,4·(5·cos(2·0,4) + 5·sin(2·0,4)) = 3,177

Resposta

f(0,4) = 3,177
14.Transformadas de Laplace

Resposta: y(0.1) = 0,04769

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).

Transforme a equação

Y(s) = 12/(s(s + 3)(s + 4))

Frações parciais

A = 12/(3·4) = 1
B = 12/((−3)·1) = −4
C = 12/((−4)·(−1)) = 3

Saídas

y(t) = 1 − 4·e−3t + 3·e−4t
y(0,1) = 0,04769

Resposta

y(0,1) = 0,04769
15.Convolução e sistemas LIT

Resposta: tstart = 2 s

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).

Início e fim

tstart = −1 + 3 = 2 s
tend = 0 + 5 = 5 s

Resposta

tstart = 2 s

Resposta

tstart = 2 s
16.Convolução e sistemas LIT

Resposta: h(0.25) = 2,865

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)|.

Função de transferência

H(s) = Y(s)/X(s) = 10/(s + 5)

Resposta ao impulso

h(t) = 10·e−5tu(t)
h(0,25) = 10·e−1,25 = 2,865

Resposta

h(0,25) = 2,865

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