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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
Escreva todo vetor em componentes; para uma força dada por um módulo e um ângulo, use F·cos θ e F·sin θ.
Para comprimentos e direções use o módulo √(x² + y² + z²) e o vetor unitário a/|a|.
Use o produto escalar para ângulos, projeções, perpendicularidade e trabalho: a·b = |a||b|cos θ.
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
Reescreva o integrando como uma soma de termos simples sempre que possível.
Aplique a regra da potência: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), e as integrais padrão para ex, 1/x, sen e cos.
Use substituição quando vir uma função e sua derivada juntas.
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
Para uma derivada parcial, trate a outra variável como constante e use as regras de uma variável.
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.
Para extremos resolva fx = 0 e fy = 0 juntos e depois classifique cada ponto com D = fxx·fyy − fxy².
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
Identifique o tipo: aritmética (diferença constante), geométrica (razão constante), uma série padrão, uma série de potências ou um polinômio de Taylor.
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.
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.
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
Esboce os dois sinais e marque onde cada um é não nulo.
Inverta h e deslize-a: para cada instante de saída, encontre a faixa em que os dois sinais se sobrepõem.
Multiplique e some (discreto) ou multiplique e integre (contínuo) somente sobre essa sobreposição.
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
Resolva y″ + 7y′ + 12y = 0 com y(0) = 1 e y′(0) = 4. Encontre y(1,5).
y″ + 7y′ + 12y = 0y(0) = 1y′(0) = 4
y(1.5) =
2.Equações diferenciaisDifícil
Resolva y″ + 3y′ + 11,25y = 0 com y(0) = 3 e y′(0) = 0 (solto a partir do repouso). Encontre y(1); ângulos em radianos.
y″ + 3y′ + 11,25y = 0y(0) = 3y′(0) = 0
y(1) =
3.Matrizes e determinantesMédia
Seja C = AB para as matrizes apresentadas. Calcule o elemento c12 (linha 1, coluna 2).
A = [5 6; −3 0]B = [5 6; 3 0]
c12 =
4.Matrizes e determinantesDifícil
Resolva o sistema 3x − 3y = 0 e −x + 3y = 5. Calcule x.
3x − 3y = 0−x + 3y = 5
x =
5.Vetores: produto escalar e vetorialMédia
Encontre o valor de k para o qual os vetores a = (−6, 4, 0) e b = (k, 5, −6) são perpendiculares.
a = (−6, 4, 0)b = (k, 5, −6)
k =
6.Vetores: produto escalar e vetorialDifícil
Encontre o volume V do paralelepípedo cujas arestas a partir de um vértice são a = (−2, −1, −1), b = (−2, 2, 0) e c = (3, −5, −2).
a = (−2, −1, −1)b = (−2, 2, 0)c = (3, −5, −2)
V =
7.IntegraisMédia
Calcule I = ∫₀π/2 x·cos x dx (x em radianos).
∫₀π/2 x·cos x dx
I =
8.IntegraisDifícil
Calcule a área A da região limitada por y = x2 e y = 2x.
y = x2y = 2x
A =
9.Cálculo de várias variáveisMédia
z = −3x²y³ + 5x³ − 5y³ com x = t − 2 e y = t² + 1. Use a regra da cadeia para encontrar dz/dt em t = 1.
z = −3x²y³ + 5x³ − 5y³x = t − 2y = t² + 1t = 1
dz/dt =
10.Cálculo de várias variáveisDifícil
A integral I = ∫01 ∫x1 ey² dy dx não pode ser calculada nesta ordem. Inverta a ordem de integração e calcule-a.
f = ey²0 ≤ x ≤ y ≤ 1
I =
11.Sequências e sériesMédia
Aplique o teste da razão a Σk=1∞ (k!)²·8ᵏ/(2k)!. Encontre L = lim |ak+1/ak|.
ak = (k!)²·8ᵏ/(2k)!
L =
12.Sequências e sériesDifícil
f(x) = cos x é aproximada pelo seu polinômio de Maclaurin de grau 2 em x = 0,8. Use a cota de erro de Lagrange M·|x|ⁿ⁺¹/(n + 1)! com M = 1 para encontrar o maior erro possível |R₂|.
f(x) = cos xn = 2x = 0,8M = 1
|R₂| =
13.Transformadas de LaplaceMédia
Encontre f(t) para F(s) = (6s + 22)/(s² + 4s + 4) e calcule f(0,2).
F(s) = (6s + 22)/(s² + 4s + 4)t = 0,2 s
f(0.2) =
14.Transformadas de LaplaceDifícil
Um sistema é descrito pela equação diferencial y″ + 3y′ + 2y = 2u′ + 17u, 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 = 0,6 s. Encontre g(0,6).
y″ + 3y′ + 2y = 2u′ + 17ut = 0,6 s
g(0.6) =
15.Convolução e sistemas LITMédia
Um sistema tem resposta ao impulso h(t) = e−4tu(t). A entrada é um degrau x(t) = 5·u(t). Encontre a saída y(1,5) em t = 1,5 s.
h(t) = e−4tu(t)x(t) = 5·u(t)t = 1,5 s
y(1.5) =
16.Convolução e sistemas LITDifícil
Uma onda quadrada comuta entre +1 e −1 com período T = 2 ms (meio período em cada nível). Encontre a amplitude c3 da sua componente de Fourier em 1500 Hz.
±1T = 2 msf = 1500 Hz
c3 =
3Soluções
1.Equações diferenciais
Resposta: y(1.5) = 0,07152
Equações lineares de segunda ordem: para y″ + b·y′ + c·y = 0, tente y = ert: isso dá a equação característica r² + b·r + c = 0. Duas raízes reais r₁ ≠ r₂ dão y = A·er₁t + B·er₂t (superamortecido); uma raiz dupla r dá y = (A + Bt)·ert (amortecimento crítico); raízes complexas −α ± jω dão y = e−αt(A cos ωt + B sen ωt) (subamortecido, oscilante). Os valores iniciais y(0) e y′(0) determinam A e B. Escrita como y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn é a frequência natural e ζ o coeficiente de amortecimento: ζ < 1 oscila. Com uma entrada constante, y″ + by′ + cy = c·K, a solução é o valor estacionário K mais a resposta livre.
Raízes características
(r + 3)(r + 4) = 0 → r = −3, −4
Constantes a partir dos valores iniciais
A + B = 1, −3A − 4B = 4
A = 8, B = −7
Calcular
y(1,5) = 8·e−4,5 + (−7)·e−6 = 0,07152
Resposta
y(1,5) = 0,07152
2.Equações diferenciais
Resposta: y(1) = −0,6155
Equações lineares de segunda ordem: para y″ + b·y′ + c·y = 0, tente y = ert: isso dá a equação característica r² + b·r + c = 0. Duas raízes reais r₁ ≠ r₂ dão y = A·er₁t + B·er₂t (superamortecido); uma raiz dupla r dá y = (A + Bt)·ert (amortecimento crítico); raízes complexas −α ± jω dão y = e−αt(A cos ωt + B sen ωt) (subamortecido, oscilante). Os valores iniciais y(0) e y′(0) determinam A e B. Escrita como y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn é a frequência natural e ζ o coeficiente de amortecimento: ζ < 1 oscila. Com uma entrada constante, y″ + by′ + cy = c·K, a solução é o valor estacionário K mais a resposta livre.
Raízes complexas
r = −1,5 ± 3j
Constantes
A = 3, B = 1,5·3/3 = 1,5
Calcular
y(1) = e−1,5(3·cos 3 + 1,5·sin 3) = −0,6155
Resposta
y(1) = −0,6155
3.Matrizes e determinantes
Resposta: c12 = 30
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
c12 = 5·6 + 6·0 = 30
Resposta
c12 = 30
4.Matrizes e determinantes
Resposta: x = 2,5
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 = 3·3 − (−3)·(−1) = 6
Substituir a coluna de x
det Aₓ = 0·3 − (−3)·5 = 15
x = 15/6 = 2,5
Resposta
x = 2,5
y = 2,5
5.Vetores: produto escalar e vetorial
Resposta: k = 3,333
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 igual a zero
a·b = (−6)·k + 4·5 + 0·(−6) = 0
20 + (−6)·k = 0
Resolver para k
k = −20/(−6) = 3,333
Resposta
k = 3,333
6.Vetores: produto escalar e vetorial
Resposta: V = 8
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 b × c
(b × c)x = bycz − bzcy = 2·(−2) − 0·(−5) = −4
(b × c)y = bzcx − bxcz = 0·3 − (−2)·(−2) = −4
(b × c)z = bxcy − bycx = (−2)·(−5) − 2·3 = 4
Produto escalar com a
a·(b × c) = (−2)·(−4) + (−1)·(−4) + (−1)·4 = 8
V = |8| = 8
Resposta
V = 8
7.Integrais
Resposta: I = 0,5708
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.
Escolha u e dv
u = x, du = dx; dv = cos x dx, v = sin x
Primitiva
∫x cos x dx = x sin x − ∫sin x dx = x sin x + cos x
Limites
(π/2·sin π/2 + cos π/2) − (0 + 1) = 0,5708
Resposta
I = 0,5708
8.Integrais
Resposta: A = 1,333
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.
Pontos de interseção
x2 = 2x → x = 0, x = 2
Integrar superior menos inferior
A = [x2 − 0,3333x3]02 = 1,333
Resposta
A = 1,333
9.Cálculo de várias variáveis
Resposta: dz/dt = −129
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.
Ponto e taxas
x(1) = −1, y(1) = 2
dx/dt = 1, dy/dt = 2t = 2
Derivadas parciais
fx = −6xy³ + 15x² = 63
fy = −9x²y² − 15y² = −96
Regra da cadeia
dz/dt = 63·1 + (−96)·2 = −129
Resposta
dz/dt = −129
10.Cálculo de várias variáveis
Resposta: I = 0,8591
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).
Região
0 ≤ x ≤ y, 0 ≤ y ≤ 1
Ordem invertida
I = ∫01 ∫0y ey² dx dy = ∫01 y·ey² dy
Substituição u = y²
I = [ey²/2]01 = 0,8591
Resposta
I = 0,8591
11.Sequências e séries
Resposta: L = 2
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| = 8·(k + 1)²/((2k + 2)(2k + 1)) → 8/4
Conclusão
L = 2 > 1
Resposta
L = 2
L > 1, então a série diverge.
12.Sequências e séries
Resposta: |R₂| = 0,08533
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 = 1
Cota de Lagrange
|R₂| ≤ 1·0,8³/3! = 0,08533
Resposta
|R₂| = 0,08533
O erro verdadeiro é menor: |f(0,8) − P₂(0,8)| = 0,01671.
13.Transformadas de Laplace
Resposta: f(0.2) = 5,363
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 + 4s + 4 = (s + 2)²
Frações parciais
6s + 22 = 6(s + 2) + 10
F(s) = 6/(s + 2) + 10/(s + 2)²
Transformada inversa
f(t) = 6·e−2t + 10·t·e−2t
f(0,2) = (6 + 10·0,2)·e−2·0,2 = 5,363
Resposta
f(0,2) = 5,363
14.Transformadas de Laplace
Resposta: g(0.6) = 4,317
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 + 17)/(s² + 3s + 2)
Frações parciais
s² + 3s + 2 = (s + 1)(s + 2)
A = 15, B = −13
Resposta ao impulso
g(t) = 15·e−t − 13·e−2t
g(0,6) = 4,317
Resposta
g(0,6) = 4,317
15.Convolução e sistemas LIT
Resposta: y(1.5) = 1,247
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).
Convolução com um degrau
y(t) = 5·∫₀ᵗ e−4τ dτ = (5/4)·(1 − e−4t)
Calcular
y(1,5) = 1,25·(1 − e−6) = 1,247
Resposta
y(1,5) = 1,247
16.Convolução e sistemas LIT
Resposta: c3 = 0,4244
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)|.