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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
Uma peça de aço forjado a 400 °C é deixada esfriando em uma oficina a 23 °C. Ela segue a lei de resfriamento de Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ). Com k = 0,02 min⁻¹, encontre a sua temperatura T após 45 min.
T0 = 400 °CTa = 23 °Ck = 0,02 min⁻¹t = 45 min
T = °C
2.Equações diferenciaisDifícil
Resolva o problema de valor inicial y′ + 2y/x = 4x2 para x > 0, com y(1) = −2. Encontre y(3).
y′ + 2y/x = 4x2y(1) = −2
y(3) =
3.Matrizes e determinantesMédia
Calcule o determinante det A da matriz 3×3 A apresentada.
A = [0 −2 5; 2 4 1; −5 −2 3]
det A =
4.Matrizes e determinantesDifícil
Calcule o maior valor próprio λ da matriz A apresentada.
A = [0 3; −5 8]
λ =
5.Vetores: produto escalar e vetorialMédia
Uma força constante F = (25, −25, 25) N atua sobre um objeto enquanto ele se move em linha reta do ponto A(5, −3, 2) ao ponto B(5, −4, −1). As coordenadas estão em metros. Encontre o trabalho W realizado pela força.
F = (25, −25, 25) NA(5, −3, 2) mB(5, −4, −1) m
W = J
6.Vetores: produto escalar e vetorialDifícil
Para a = (3, 4, −6) e b = (−5, 3, −4), encontre a componente x (a × b)x do produto vetorial a × b.
a = (3, 4, −6)b = (−5, 3, −4)
(a × b)x =
7.IntegraisMédia
Calcule I = ∫₀π x·sin x dx (x em radianos).
∫₀π x·sin x dx
I =
8.IntegraisDifícil
Calcule I = ∫₀2,5 x²·eˣ dx.
∫₀2,5 x²eˣ dx
I =
9.Cálculo de várias variáveisMédia
O plano tangente a z = 3 sin(x − y) no ponto onde (x, y) = (0,5, 1) pode ser escrito como z = px + qy + c. Encontre c.
f(x, y) = 3 sin(x − y)(a, b) = (0,5, 1)
c =
10.Cálculo de várias variáveisDifícil
f(x, y) = x⁴ + y⁴ − 4xy tem um ponto crítico em (−1, −1). Calcule ali o discriminante D = fxxfyy − fxy².
f(x, y) = x⁴ + y⁴ − 4xyP = (−1, −1)
D =
11.Sequências e sériesMédia
Exatamente uma das quatro séries converge. Clique nela.
A: Σ (k + 3)/k²B: Σ (3/2)ᵏC: Σ k/(k + 7)D: Σ k/2ᵏ
1A: Σ (k + 3)/k²
2B: Σ (3/2)ᵏ
3C: Σ k/(k + 7)
4D: Σ k/2ᵏ
12.Sequências e sériesDifícil
Use o polinômio de Maclaurin de grau 4 de f(x) = cos x para aproximar f(−1,5). Dê P₄(−1,5).
f(x) = cos xn = 4x = −1,5
P₄(−1.5) =
13.Transformadas de LaplaceMédia
F(s) = (2s + 5)/(s² + 8s + 15). Sua transformada inversa tem a forma f(t) = A·e−3t + B·e−5t. Encontre o coeficiente A por frações parciais.
F(s) = (2s + 5)/(s² + 8s + 15)
A =
14.Transformadas de LaplaceDifícil
Resolva y″ + 6y′ + 8y = 0 com y(0) = 9 e y′(0) = −12 usando a transformada de Laplace e encontre y(0,3).
y″ + 6y′ + 8y = 0y(0) = 9y′(0) = −12t = 0,3 s
y(0.3) =
15.Convolução e sistemas LITMédia
O pulso x(t) = 4 para 0 ≤ t < 1 s (zero fora disso) é aplicado a um sistema com resposta ao impulso h(t) = 2 para 0 ≤ t < 2 s (zero fora disso). Encontre a saída y(1,5) em t = 1,5 s.
x(t) = 4, 0 ≤ t < 1 sh(t) = 2, 0 ≤ t < 2 st = 1,5 s
y(1.5) =
16.Convolução e sistemas LITDifícil
Uma onda triangular sobe e desce linearmente entre −10 e +10 com período T = 1 ms. Encontre a amplitude c3 da sua componente de Fourier em 3000 Hz.
±10T = 1 msf = 3000 Hz
c3 =
3Soluções
1.Equações diferenciais
Resposta: T = 176,3 °C
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.
Solução da lei de resfriamento
T(t) = 23 + 377·e−0,02t
Substituir t
T(45) = 23 + 377·0,4066 = 176,3 °C
Resposta
T = 176,3 °C
2.Equações diferenciais
Resposta: y(3) = 21,29
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∫2/x dx = x2
Integrar
(x2y)′ = 4x4 → x2y = 4x5/5 + C
Condição inicial
−2 = 4/5 + C → C = −2,8
Calcular
y(3) = (4·35/5 + (−2,8))/32 = 21,29
Resposta
y(3) = 21,29
3.Matrizes e determinantes
Resposta: det A = 102
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.
Menores 2×2 da primeira linha
M₁₁ = 14, M₁₂ = 11, M₁₃ = 16
Desenvolvimento por cofatores
det A = 0·14 − (−2)·11 + 5·16 = 102
Resposta
det A = 102
4.Matrizes e determinantes
Resposta: λ = 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.
Equação característica
λ² − (8)λ + (15) = 0
Resolva
λ = (8 ± √(4))/2 → λ = 3, 5
λ = 5
Resposta
λ = 5
5.Vetores: produto escalar e vetorial
Resposta: W = −50 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.
Deslocamento
d = B − A = (5, −4, −1) − (5, −3, 2) = (0, −1, −3) m
Trabalho
W = F·d = 25·0 + (−25)·(−1) + 25·(−3) = −50 J
Resposta
W = −50 J
Trabalho negativo: a força atua principalmente contra o movimento.
6.Vetores: produto escalar e vetorial
Resposta: (a × b)x = 2
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 = 4·(−4) − (−6)·3 = 2
(a × b)y = azbx − axbz = (−6)·(−5) − 3·(−4) = 42
(a × b)z = axby − aybx = 3·3 − 4·(−5) = 29
Componente pedida
(a × b)x = 2
Resposta
(a × b)x = 2
Verificação: a × b é perpendicular aos dois vetores, então o seu produto escalar com a e com b é zero.
7.Integrais
Resposta: I = 3,142
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 = sin x dx, v = −cos x
Primitiva
∫x sin x dx = −x cos x + ∫cos x dx = −x cos x + sin x
Limites
(−π·cos π + sin π) − (0 + 0) = 3,142
Resposta
I = 3,142
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 = −0,1219
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(0,5, 1) = −1,438
fx = 3 cos(x − y) → fx(0,5, 1) = 2,633
fy = −3 cos(x − y) → fy(0,5, 1) = −2,633
Plano tangente
z = −1,438 + 2,633(x − 0,5) − 2,633(y − 1)
z = 2,633x − 2,633y − 0,1219
Termo constante
c = −0,1219
Resposta
c = −0,1219
10.Cálculo de várias variáveis
Resposta: D = 128
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 = 12, fyy = 12, fxy = −4
Discriminante
D = 12·12 − (−4)² = 128
→ mínimo local
Resposta
D = 128
11.Sequências e séries
Resposta: D: Σ k/2ᵏ
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.
Teste cada série
A: Σ (k + 3)/k² → Comporta-se como 1/k para k grande: diverge por comparação com a série harmônica.
B: Σ (3/2)ᵏ → Geométrica com r = 3/2 > 1: os termos crescem, então diverge.
C: Σ k/(k + 7) → Os termos tendem a 1, e não a 0: diverge pelo teste do n-ésimo termo.
D: Σ k/2ᵏ → Teste da razão: L = 1/2 < 1, converge.
A resposta
D: Σ k/2ᵏ
Resposta
D: Σ k/2ᵏ
12.Sequências e séries
Resposta: P₄(−1.5) = 0,08594
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.
Polinômio de Maclaurin
P₄(x) = 1 − 0,5x² + 0,04167x⁴
Substituir
P₄(−1,5) = 1 − 1,125 + 0,210938 = 0,08594
Resposta
P₄(−1,5) = 0,08594
O valor exato é f(−1,5) = 0,0707372; o erro −0,0152003 diminui quando você toma mais termos ou um ponto mais próximo de 0.
13.Transformadas de Laplace
Resposta: A = −0,5
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 + 15 = (s + 3)(s + 5)
F(s) = A/(s + 3) + B/(s + 5)
Regra de cobertura
Multiplique por (s + 3) e faça s = −3: o termo em B desaparece.
A = (2s + 5)/(s + 5) |s = −3 = −1/2 = −0,5
Resposta
A = −0,5
(B = 2,5, então f(t) = −0,5·e−3t + 2,5·e−5t)
14.Transformadas de Laplace
Resposta: y(0.3) = 5,682
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
s²Y − 9s − (−12) + 6(sY − 9) + 8Y = 0
Y(s) = (9s + 42)/((s + 2)(s + 4))
Frações parciais
A = 24/2 = 12
B = 6/(−2) = −3
Resultado
y(t) = 12·e−2t − 3·e−4t
y(0,3) = 5,682
Resposta
y(0,3) = 5,682
Verificação: y(0) = A + B = 9.
15.Convolução e sistemas LIT
Resposta: y(1.5) = 8
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).
Sobreposição do pulso invertido
h(t − τ) é o pulso de h invertido e deslocado de modo que termine em τ = t.
τ ∈ [0, 1] → comprimento 1 s
Integral
y(1,5) = 4·2·1 = 8
Resposta
y(1,5) = 8
y(t) é um trapézio: sobe a partir de 0, fica em 8 e volta a 0 em t = 3 s.
16.Convolução e sistemas LIT
Resposta: c3 = 0,9006
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)|.