Tarea 3 Meto

download Tarea 3 Meto

of 86

Transcript of Tarea 3 Meto

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    1/86

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    2/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    2

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    Ejercicios del cuadreno

    SERIE COMPLEJA DE FOURIER

    la seriede fourier complejade la funcion f , deinida en elintevalo abierto (0, L )

    0

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    3/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    3

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    Cn=1

    2 [−2e−2 inπ 

    inπ   +

    e−2 inπ 

    n2

    π 2 −

      1

    n2

    π 2 ]

    Cn=1

    2 [−2inπ  ( cos2nπ −isen2nπ )+   1n2 π 2 (cos2nπ −isen 2nπ )−   1n2 π 2 ]

    Cn=[−2inπ +   1n2 π 2−   1n2 π 2 ]

    Cn=1

    2 [−2inπ  ]=−1inπ 

    Cn=(−1nπ  ) (−i )=   inπ  si n=0

     F ( x )=∑n=−∞

    ∞i

    nπ  e

    inπxdonden≠0

    Co=1

    2∫ f  ( x ) e

    −2 i (0) π 2

      x

    dxCo=1

    2∫0

    2

     x e0

    dxCo=1

    2∫0

    2

     xdx

    f  ( x )=Co+∑n=−∞

    ∞i

    nπ  e

    inπx∴

    f  ( x )=1+∑n=−∞

    ∞i

    nπ  e

    inπx

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    4/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    2¿ f  ( x )=1− x ; 0

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    5/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    f  ( x )= ∑n=−∞

    ∞−3 i

    nπ   e

    inπ 

    3 x

    donde n≠ o

    f  ( x )=Co+

    ∑n=−∞∞

    −3 i

    nπ   e

    inπ 

    3 x

    f  ( x )=−2+∑n=−∞

    ∞−3inπ 

      einπ 

    3 x

    definicion de serie compleja defourier : la seriecompleja de fourirer dela

    funcion f  ( x ) definidade un intervalo de− p

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    6/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    1

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    TRANSFORMADA DE LAPLACE

    ∞∞eslafuncionF ( s )definida por lainte"ral [ o , ∞ ) dela funcion

     F ( s)=∫0

    f (t )e−st dt 

    1¿ f  ( t )=1

    ∫0

    b

    e−st 

    dt =¿

    ∫0

    b

    1 ∙ e−st 

    dt =¿ limb # ∞

    ¿

     L {f (t )}= L {1 }=limb # ∞

    ¿

    limb # ∞ [−1s   e−st ]b0= limb # ∞ [−1s   e−sb−(−1s   e0)]

    ¿−1

    s  limb # ∞

    1

    esb+1

    s∴

     L {1}=1s

    f  ( t )=$ 

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    7/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    4

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

     L {$ }= $ s

    2¿ L {eat }=limb #∞

    ∫0

    b

    eat 

    ∙ e−st 

    dt 

    ¿ limb #∞

    ∫0

    b

    eat −st 

    dt =limb # ∞ [   −1(s−a ) e−(s−a ) t ]bo

    limb # ∞ [  −1s−a e−(s−a ) b−(  −1s−a e−( s−a )0)]

    ¿−  1

    s−a limb # ∞

    1

    e(s−a ) b

    +  1

    s−a∴

     L {eat }=   1

    s−a

    3¿ L {teat 

    }=limb # ∞∫0

    b

    t eat 

    ∙ e−st 

    dt 

    ¿ limb #∞

    ∫0

    b

    t e−(s−a ) t dt 

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    8/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    5

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ¿ limb #∞ [  −t s−a e−(s−a )t +   1s−a (  −1s−a e−(s−a)t )]b0

    ¿ limb #∞ [  −t s−a e−(s−a )t −   1(s−a)2 e−(s−a )t ]b0

    ¿ limb #∞ [  −bs−a e−(s−a ) b−   1(s−a )2 e−( s−a )b−(  −0s−a e−( s−a)0−   1(s−a)2 e−(s−a)0)]

    ¿0+0+  1

    (s−a)2∴

     L {teat }=   1(s−a)2

    4 ¿ L {sen $t }=limb # ∞

    ∫0

    b

    sen$t e−st 

    u=sen$t dv=e−st dt 

    du=$cos$t v=−1

    s  

    ¿−1s

     e−st 

    sen$t + $ s∫cos$t ∙e

    −st dt 

    u=cos$t dv=e−st dt 

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    9/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    6

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    du=−$sen$t v=−1

    s  e

    −st 

    ¿−1

    s e

    −st sen$t +

    s [−1s   e−st cos$t −∫(−1s   e−st ) (−$sen$t )]

    ∫0

    sen$te−st 

    dt =−1

    s  e

    −st sen$t −

     $ 

    s2

    e−st 

    cos$t −$ 

    2

    s2∫ sen$t e

    −st dt 

    ¿ limb #∞ [−1s   e−st  sen$t − $ s2 e−st cos$t ]

    ¿  $ 

    s2+$ 2

    %e desea encontrar la transformada de La &lacede la si"uiente funcion

    1¿ L {15−3e−7 t +4 sen3 t }

     L {15−3e−7 t +4 sen3 t }= L {15 }−3 L {e−7 t }+4 L {sen3 t }

    ¿15 ∙ 1

    s−3

      1

    s− (−7 )+4

      3

    s2+9

    ¿15

    s −

      3

    s+7+  12

    s2+9

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    10/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    /7

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    2 f  ( t )=cos5 t −t 5+t 3 e2 t 

    t 5

     L {f (t )}= L {cos5 t }− L {¿ }+ L {t 3 e2 t }

    ¿  5

    s2+52

    −5 '

    s6+

      3 '

    (s−2)2

     $#ans8o#mada de na &e#i"ada

    S9  L {f (t ) = F ( s ) entonces

    /   L {f ( ( t ) }=% L { f  ( t ) }−f  (0 )=%F (s )−f (0)

    2   L {f ( ( (t ) }=%2 L { f  (t ) }−%f  (0 )−f ( (s )=%2 F (s )−sf  (0 )−f ( (0)

    3   L {f ( ( (  (t ) }=%3 L { f  (t ) }−%2 f  (0 )−sf (  (0 )−f ( ( (0)

      L {f  )*  (t ) }=%4 L { f  (t ) }−%3 f  (0 )−%2 f ( (0 )−%f ( ( (0 )−f ( ( (  (0)

    Reso"e# as si;ientes ecaciones di8e#enciaes

    1)   + ( +4 +=e−4 t 

    ; + (0 )=2

    d+dt  +4 +=e−4 t 

     L { + ( +4 + }= L {e−4 t }

     L { + }+4 L { + (t ) }= L {e−4 t }

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    11/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    //

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ( %  ( s)− + (0 ) )+4  ( s)=  1

    s+4

    %  ( s)−2+4  ( s )=  1

    s+4

      (s ) ( %+4 )=  1

    s+4+2

    ¿1+2(s+4)

    s+4

    ¿1+2s+8

    s+4

    ¿2 s+9s+4

      (s ) ( %+4 )=2 s+9

    s+4

      (s )=2 s+9

    (s+4 )2

     L {  ( s) }= L−1{ 2 s+9( s+4 )2 } + (t )= L−1 { 2 s+9(s+4 )2 }2 s+9s+4  =

      -( s+4 ) +

      .( s+4 )2

    ¿ - ( s+4 )+.

    (s+4 )2

    2 s+9= - ( s+4 )+.

    2 s+9= -s+4 -+.

    2= -

    9=4 -+. # .=9−4 -⇒.=9−4 (2 )=1

     L−1{ 2 s+9( s+4 )2 }= L−1{   2( s+4 ) }+ L−1 {   1( s+4 )2 }

    ¿2 L−1 {   1(s+4 ) }+ L−1{   1(s+4 )2 }

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    12/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    /2

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ¿2e−4 t +t e−4 t 

     + (t )=2 e−4 t + t e−4 t 

    2)   + ( + +=sent ; + (0 )=0

     L { + ( + + }= L {sent }

     L { + ( }+ L { + ( t ) }= L {sent }

    ( %  ( s)− (0 ) )+  (s )=  1

    s2+1

    %  ( s)−0+  (s )=  1

    s2+1

      (s ) ( s+1 )=  1

    s2

    +1

    s

    (¿¿2+1)(s+1)

      (s )=1

    ¿

    s

    (¿¿ 2+1)( s+1)1

    ¿ L

    −1 { + (s ) }= L−1¿

    s

    s(¿¿ 2+1)( s+1)

    (¿¿ 2+1)(s+1)=( s+1 ) ( -s+. )+C (s2+1 )

    ¿1

    ¿

    1=( s+1 ) ( -s+. )+c ( s2+1 )

    1= - s2

    +.s+ -s+.+C s2

    +C 1=( -+C ) s2+ ( -+. ) s+( .+C )

     -+C =0

     -+.=0

    .+C =1

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    13/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    /3

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    (1 0 11 1 00 1 1

    |001)−1 f 1+ f 2#   (

    1 0 0

    0 1   −10 1 1

     |001)−f 2+f 3#   (

    1 0 0

    0 1   −10 0 2

     |001) 12 f 3

    # (1 0 00 1   −10 0 1 |

    0

    0

    1

    2) f 3+ f 2# −f 3+ f 1# (100

     -=−12

    .=−12

    C =1

    2

     + (t )= L−1

    { -s+.

    s2+1 }+ L−1

    {  C 

    s+1 }¿ L−1{−12   s+12

    s2+1

     }+ L−1{   12s+1 }¿ L−1{   ss2+1 }+

    1

    2 L

    −1{   1s2+1 }+1

    2 L

    −1 {   1s+1 }t +¿

    1

    2 sent +

    1

    2 e

    −t 

     + (t )=−1

    2  cos¿

    Ci#cito %RC

    / (t )=c

     L d

    2

    /d t 

    2 +i (t ) 0+1

    c / (t )= E (t )  

    i (t )= -

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    14/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    /

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    i (t )=d/

    dt 

    i (t )=/ ( (t )

    1) Un ind!"#$ d% 3 &%n$i#' %'"( %n '%$i% !#n n( $%'i'"%n!i( d%

    30 O*' + n( ,%$-( %.%!"$#*#"$i- d% 150 /#."i#' '#ni%nd#% %n " 0 .( !#$$i%n"% %' !%$# (..($ .( !#$$i%n"% %n!(.i%$ "i%*# "0

     L d

    2/

    d t 2 +i (t ) 0= E (t )

    3d

    2/

    d t 2 +30 i (t )=150 ; i (0 )=0

     L {3/ ( ( (t )+30 i (t ) }= L {150 }

    3 L {/ ( ( (t ) }+30 L {i (t ) }= L {150 }

    3 [s21 (s )−%/ (0 )−/ ( (0 ) ]+30 )s= L {150 }

    3 s2

    1 (s )−3 %/ (0 )−3/ ( (0 )+30 )s=150

    s

    3 s2

    1 (s )−3 %/ (0 )−3/ ( (0 )+30 )s=150

    s

    3 s2

    1 (s )−3 %/ (0 )+30 )s=150

    s

    / ( (t )=i (t )

    d2

    / (t )dt 

      = d

    dt  [ d/dt  ]

    ¿  d

    dt  [ / ( (t ) ]

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    15/86

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    16/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    /1

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    50

    s ( s+10 )=

     - (s+10 )+. (s )s (s+10 )

    50= - ( s+10 )+. (s )

    50= -s+10 -+. (s )

    10 -=50# -=5

     -+.=0# .=−5

     L−1{5s −   5s+10 }

     L−1

    {5s }− L

    −1

    {  5

    s+10 }5 L

    −1 {1s }−5 L−1 {   1s+10 }

    ¿5 (1 )−5e−10 t 

    i (t )=5−5 e−10 t 

    2)dx

    dt = x−2 + x (0 )=−1

    d+

    dt  =5 x− + + (0 )=2

     L { x }= L { x }−2 L { + }

     L { + }=5 L { x }− L { + }

    %2  ( s)− x (0 )= 2  (s )−2  ( s )

    %,  ( s)− + (0 )=5 2  (s )−,  (s )

    %2 ( s)+1= 2  (s )−2  ( s)

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    17/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    /4

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    %,  ( s)−2=5 2  (s )−,  (s )

    %2 ( s)− 2  (s )=−2  ( s)−1

    ,  (s ) ( s−1 )=−2,  ( s )−1

     2  (s )=−2  (s )−1

    (s−1 )

    5 2  (s )=5 ,  (s )−2+,s

     2  (s )=%  ( s)−2+s

    5

     2 (s )=%  ( s)−2+s

    5

     2  (s )=  ( s)

    −2  ( s )−1s−1

      =%  ( s )−2+ (s)

    5

    5 (−2 ,  (s )−1 )=(s−1 ) (%,  ( s)−2+, ( s ))

    −10  (s )−5=( %2  ( s )−2 (s )+%  ( s )−%  ( s )+2+ ( s) )

    −5−2+2 s=%2   (s )−  (s )+10  ( s)

    −7+2 s=s2

    ,  ( s )+9 ,  (s )

    2 s−7= ( s ) ( s2+9 )

      (s )=2 s−7

    (s2+9)

     L−1 {  (s ) }= L−1 {2 s−7s2+9 }

     + (t )= L−1

    {  2 s

    s2+9−

      7

    s2+9 } + (t )=2 L−1{   2 ss2+9 }−7 L−1 {

      1

    s2+9 }#

      3

    3(s2+32)

     + (t )=2cos3 t −7

    3 sen3 t 

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    18/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    /5

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    &e#i"ada de na $#ans8o#mada

    Si  L {f  ( t ) }= F (s) < entonces ⟹ L {t n

    f  ( t ) }=(−1 )n   d(n )

    d%

    (n ) F (s)

    (se a &e#i"ada de na $#ans8o#mada a#a encont#a#

    1)  L {t e3t }=   1

    (s−3)2

    Aicando a #oiedad de a &e#i"ada

     L {t e3t }=(−1 )n   d(n )

    d %(n )

     F ( s)

    ¿ (−1 )1  d

    d% F  (s )

    f  ( t )=e3 t 

     L {f  ( t ) }= L {e3 t }

     F ( s)=  1

    s−3

     L {t e3t }=(−1 )   dds [   1s−3 ]

    ¿−( s−3 ) (0 )−1 (1 )

    ( s−3 )2

    ¿−(   −1(s−3 )2 )

     L {t e3t }=   1( s−3 )2

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    19/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    /6

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    2)  L {t 3 cos2 t }=   3 ' s

    s4(s2+4 )

    =  3 ' s

    s6+4 s4

     L {t 3 cos2 t }=(−1 )n   dn

    d sn L {f  ( t ) }

    ¿−13  d

    3

    d %3

     L {cos2 t }

    ¿−  d

    3

    d %3 [   ss2+4 ]

     F ( s )=[   ss2+4 ]

     F ( (% )=( s2+4) (1 )−% (2 s )

    (s2+4 )2

      = s2+4−2 s2

    ( s2+4 )2  =

      4−s2

    (s2+4 )2

    2 ( s2+4 )(2 s)¿

    ( s2+4 )2(2 s)−(4−s2)¿

     F ( ( ( s)=¿

    ¿−2 s ( s2+4 )2−4 s (4−s2)( s2+4 )

    ( s2+4 )4

    −2 s¿¿

    ( s2+4 )¿¿¿

    ¿−2 s3−8 s−16 s+4 s3

    (s2+4 )3

    ¿2 s

    3−24 s

    ( s2+4 )3

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    20/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    27

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

     F ( ( ( (s )=( s2+4 )

    3

    (6 s2−24 )−(2 s3−24 s ) (3 ( s2+4) (2 s ) )( s2+4 )

    6

    ( s2+4 ) (6 s2−24 )−(2 s3−24 s)(6 s)¿

    ( s2

    +4

    )

    2

    ¿¿¿

    ¿6 s

    4−24 s2+24 s2−96−12 s4+144 s2

    ( s2+4 )4

    ¿−6 s4+144 s2−96

    ( s2+4)4

    ¿   d3

    d s3 [

      s

    s2+4 ]=−

    6 s4+144 s2−96(s2+4 )

    4

    3)   L {t 2

    cosh5 t }=−12   d2

    d s2 L {cosh5 t }

    ¿  d

    2

    d s2

    [  s

    s2

    −2 s ] F ( (s )=

    ( s2−25 ) (1 )−(s)(2s )(s2−25)2

    ¿ s

    2−25−2 s2

    (s2−25)2

    ¿−s2

    −25( s2−25)2

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    21/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    2/

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    2( s2−25 )2 s¿

    (( s2−25)2−25)−25−s2¿ F ( ( ( s)=¿

    ¿

    ( s2−25 )[−25 (s2−25 )−(−25−s2) 4 s ](s2−25 )

    4

    ¿−2 s3+50 s+100 s+4 s3

    ( s2−25 )3

     F ( ( (s)=2 s

    3+150 s

    ( s2−25 )3

    /e#. $eo#ema de $#asaci=n

    S9  L {f  ( t ) }= F ( s ) + a∈ 0 < entonces  L{eat 

    f  ( t ) }= F (s−a)

     L{eat f  ( t ) }= L {f  ( t )}s # s−a

    ¿ F (s )|s # s−a

    ¿ F (s−a)

    1)   L {e5 t 

    t 3 }= L { f  (t ) }s− s−5a=5

    ¿ L {t 3 }s−s−5

    ¿ 3 '

    s4 |

    s # s−5

    ¿  3 '

    (s−5)4=

      6

    (s−5)4

    2)   L {e−2 t 

    cos4 t }= L {cos 4 t }s # s+2a=−2

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    22/86

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    23/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    23

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ( >t-s? 7 t 3

    / tB< 3

    M ( >t-a? M ( a >t ? o si t a

      / si t B< a

      M --

     $

    3     e(2−3 )

      >t-2

          e−(2−3 )

      >t-2

     ? 2 8 >t?   e(−3 )

    e(−23)   e(−3 )

    e(−23)

     >/Ds/

    ?   e(−23)

     D>s/

    F#$*( %. (."%$n# d% 2 "%#$%*( d% "$('.(!in  8 >t >t-a ? e

    (2−3 )

      8 >ta

    1) , "3)

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    24/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    2

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ?   e(2−3 )

      8 >ta

    Ft ?t

    F>t3 ?>t3

    ? e(2−3 )

      8 >t 3

    ?   e(2−3 )

     >/Ds 3Ds ? e(2−3 )

     3s e(2−3 )

    D>s2

    ? s Ds /1?s2D >s2 /1

    3 t - e−t 

      3   e−4 t 

    H cos t

    Cos t - e−t 

     cos t 3 e−4 t 

     cos t

      cos t J   e−t 

     cos t 3  

    F>K ?d7D2 L An cos > nD2 N7 sen nD H

    cos > nD2  x= en 4 /2

    +¿en 4/2

     x2

    sen nD H?e

    n 4 /2+¿en 4/2 x2

    F>$

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    25/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    2

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    7

    /

    2

    3

    1

     >t

    a Encont#a# 8>t en 8o#ma sa

    N Encont#a# 8>t en té#minos de a 8nci=n aia

    c encont#a# 8t

    ()  8>t? / si 7< t/

      3 si 7< t

    :)  8 >t ? / >t-7 -/ >t-/ 3>t-/ ?3 t-/ 2>t-

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    26/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    21

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    /-/>t- 3>t-/ 2 >t-

    F>t ? / 2 >t-/ J >t-

    !)  / 2 >t-/ J>t-

      / 2 t-/ J >t-

    /Ds /Ds -/Ds

    SE;UNDO TEOREMA DE TRASLACION

    Si 8>t ? 8 >s 0 a 7 entonces

      > t-a >t-a ? en 4/2

      8 >t

    / Encont#a# a t#ans8o#mada de aace a#a  >-t >t-/ 8 > ? t a ? /8 >t-a ?t-a8 >t-/ ?t-/

      >-t >t-/ ? es

      8 >t

    ? e−s

     D s

    2 >t-/ e−t 

      >t-/

      >t-/e−t 

      >t-/ ?   e

    −t 

      >t-/

    ?   e−t 

      8>t

    ?   e−t 

     >sD>s-/ ? 1e D>s-/

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    27/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    24

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    TRANSFORMADA DE UNA DERIt ? 8 >s entonces

    / 8>t ? s 8>- 8Q ? 8> J 8>e2 8>t ? s2 8>- s 8Q ? 8> J s2 8>e J 8>E 3 8>t ? s3 8>- s 8Q ? 8> J s3 8>e J 8>E 8>t ? s 8>- s 8Q ? 8> J s 8>e J 8>E -8>

    %a t#ans8o#mada de aace con na 8nction nita#ia conaB7 es.

      >t-a ?/Ds e

    aa# a t#ans8o#mada de aace de

    F>t ? -s >t-/ 1 >t-7

      -s >t-/ 1 t-7

      -s >t-/ 1 t-7

    ? -s >t-/ 1 t-7

    ? -Ds e 1D

      8>t ? 1-eDs

      4s-/Ds-4s-1aa#

    F>t t>2 si 7< t 2

      3t2 si 2< t

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    28/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    25

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

      si tB

    F>t ? t >t-7 Jt2 a>t-2-3t 2>t- ( >t-

    F>t? t2 >t2 Jt >t2 >t-

    ? t>2>-t>23t -2>t-2->3t-3 >t-

      F>t

      >t

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    29/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    26

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    I!S$I$($O PO%I$TC!ICO

    !ACIO!A%(!I&A& PROFESIO!A% I!$ER&ISCIP%I!ARIA

    &E I!GE!IER'A U CIE!CIAS SOCIA%ES U

    A&MI!IS$RA$IVAS

    PROBLEMAS TERCER PARCIAL

    Métodos Matemáticos

    I!GE!IERIA I!&S$RIA%

    ELA=ORO> CRU? CORT@S DANIEL ANTONIO

    PROFESOR> ;ON?ALES NA

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    30/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    37

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    • Se#ie Comea de Fo#ie#

    / Encont#a# se#ie comea de a 8nci=n::

     F ( x )= x ; 0

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    31/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    3/

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    2nπ 

    cos2nπ −i sin ¿+  1

    n2

    π 2 (cos2nπ −isen2nπ )−

      1

    n2

    π 2

    −2inπ 

     ¿

    Cn=1

    2 ¿

    Cn=1

    2 [ −2inπ +   1n2 π 2−   1n2 π 2 ]

    Cn=1

    2 [−2inπ  ]=−1inπ 

    Cn=

    (−1

    inπ 

     )(−i )=   i

    nπ 

     F ( x )=∑n=−∞

    ∞ x

    nπ  e

    inπ donde n≠ 0

    Ee#cicio 2

    f  ( x )=1− x ;

    0! x<

    6

    Cn=1

    6∫0

    6

     x e

    −2 inπ 6 dx

    ¿ 1

    6∫0

    6

    (1− x)e−lnπ 3

      x

    dx

    ¿ 1

    6∫0

    6

    e

    −lnπ 3

      x

    dx−1

    6∫0

    6

     x e

    −lnπ 3

      x

    dx

    Cn=1

    6 [−3lnπ  e−lnπ 3   6

    0]−16 [−3 xlnπ   e−lnπ 3

     x

    −  9

     x2

    n2

    π 2 e

    −lnπ 3

     x ]60

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    32/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    32

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    −3lnπ 

     e−lnπ 3  x dx

    (¿)

    −3 xlnπ 

      e

    −lnπ 3

     x

    −∫¿

    ¿−1

    6

     ¿

    −3 (0 )lnπ 

      e

    −lnπ 3

    (0)+   9n2

    π 2 e

    −lnπ 3

    (0 )

    (−3 (6 )lnπ    e−lnπ 3

    (6 )

    +  9

    n2

    π 2 e

    −lnπ 3

    (6 ))−¿cn=

     −12 lnπ 

    [ e−lnπ 3

      (6 )−e

    −lnπ 3

      (0 )]−16 ¿

    Cn= −1

    2lnπ  [e−2lnπ −1 ]−1

    6 [−18

    lnπ   e

    −2 lnπ +  9

    n2

    π 2

    e−2 lnπ −

      9

    n2

    π 2 ]

    ¿−  1

    2 lnπ  e

    −2 lnπ +  1

    2lnπ +  3

    lnπ  e

    −2lnπ −  3

    2n2

    π 2

    e−2 lnπ +

      3

    2n2

    π 2

    2nπ −isen2nπ cos¿

    ¿−  1

    2 lnπ  (cos2nπ −isen 2nπ )+

      1

    2 lnπ +  3

    lnπ  (cos 2nπ 5 isen2nπ )−

      3

    2n2 π ¿

    ¿−  1

    2 lnπ +

      1

    2lnπ +  3

    lnπ −

      3

    2n2

    π 2

    %a se#ie se#9a:

    f  ( x )=∑n=−∞

    ∞−3 i

    nπ   e

    lnπ 

    3 x

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    33/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    33

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    •  $#as8o#mada de a ace

    /   F (t )=1

     L {f (t )}= L {1 }=limb # ∞∫0

    b

    1−e−st dt 

    ¿ limb #∞

    ∫0

    b

    e−st 

    dt 

    ¿ limb #∞ [−1s   e−st ]b0

    ¿ limb #∞ [−1s   e−sb−(−1s   e0)]

    ¿limb # ∞

    −1

    s  e

    −sb+limb #∞

    1

    s

    ¿−1

    s

    1

    esb+1

    s

     L {1}=1s

    2   L {eat }=lim

    b # ∞∫0

    b

    eat 

    e−st 

    dt 

    ¿ limb #∞

    ∫0

    b

    e( at −st ) dt 

    ¿ limb #∞

    ∫0

    b

    e−( s−a )t  dt 

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    34/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    3

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ¿ limb #∞ [   −1(s−a) e−(s−a ) t ]b0−1

    s−ae−(s−a) 0

    −1

    s−a e

    −( s−a )b−¿

    ¿ limb # ∞

    ¿

    ¿limb # ∞

    −1

    s−a  e

    −( s−a) b+limb# ∞

    1

    s−a  (1 )

    ¿−  1

    s−a limb # ∞

    e−( s−a) b+  1

    s−a

     L {eat }=   1s−a

    3   L {t eat }= lim

    b# ∞∫0

    b

    t eat −st 

    dt =limb # ∞

    ∫0

    b

    t e−( s−a) t dt 

    Inte;#aci=n o# a#tes:

    (?t ∫du=∫e−(s−a ) t dt 

    d?dt   u= −t s−a

    e−( s−a) t 

    ¿ limb #∞ [  −t s−a e−(s−a )t +   1s−a∫ e−( s−a )t  dt ]

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    35/86

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    36/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    31

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    2t ¿

    t 3e¿

    ¿ L {cos 5t }− L {t 5 }+ L¿

    ¿  s

    s2

    +52−

    5 '

    s6+

      3 '

    (s−2)4

    In/%$'( d% .( .(!%

    /   L−1 { f  ( s ) }=f  (t )

     L−1 { $f (s )}=$ L−1 {f (s)}

     L−1 { $f (s )}+∝6 (s )= L−1 {$f (s)}+ L−1 {∝6(s) }

    ¿ 7 L−1 {f  (s) }+∝ L−1 {6(s)}

    ¿ 7f  ( t )+∝" (t )

    2  f  ( s)=   s

    s2+25

    −5 's6+   3 '(s−2)4

    s−2¿¿¿3 '¿

    ¿ L−1{   ss2+25 }−{5 's6 }+ L−1 ¿

    ¿ L−1{  s

    s2+52 }− L

    −1

    { 5 '

    s5+1 }+ L

    −1

    {  3'

    (s−2)3+1 }f  ( t )=cos5 t −t 5+t 5 e2 t 

    T$(n',#$*(d( d% n( d%$i/(d(

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    37/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    34

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    /   +8 +4 +=e−4 t ; + (0 )=2

    d+

    dx+4 +=e−4 t 

     L { + 8 +4 + }= L {e−4 t }

     L { + 8 (t )+4 L { + (t )} }= L {e−4 t }

    %+ (s )−2+4 + (s )=  1

    s+4

     + (s ) ( s+4 )=   1s+4

    +2

    ¿1+2 s+s

    s+4

    2 s8 +9

    (s+4 )2=

     - (s+4 )+.

    (s+4)2

    1 '(s+4 )2

    =   1'(s−(−4 ))

    2   +8 + +=sent ; + (0 )=0

     L { + 8 }+ L { + }= L {sent }

    (s+1 ) + ( s)=  1

    s2+1

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    38/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    35

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

     L−1 { + (s)}= L−1 {   1( s2+1 )(s+1)}

    1

    ( s2+1 ) (s+1)=

    ( s+1 ) ( -s+. ) c (s2+1)

    ( s2+1 ) (s+1)

    1=( -+C ) s2+ ( -+. ) %+(.+C )

     -+C =0, -+.=0, .+C =1

    Resoci=n o# mat#ices

    Sstitci=n

     + (t )=−12

      L−1{   ss2+1 }+

    1

    2 {   1s2+1 }+1

    2 L

    −1 {   1s+1 }  

     + (t )=−12  cos t +

    1

    2 sent +

    1

    2 e

    −t 

    A.i!(!i#n%'

     L d2

    d t 2 =i (t ) 0+

    1

    c / (t )= E(t )

     L {3/8 8 (t )+30i(t )}= L {150 }

    3 [s21 (s )−s/ (0 )−/ 8 (0) ]+30 ) ( s )= L {150 }

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    39/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    36

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    3 s2

    1 (s )−2 %/ (0 )−3/ (0 )+30 )  (s )=150

    s

    3 s)  (s )+30 )  (s )=150

    5

     ) ( s)=   50s (s+10 )

    50

    s (s+10)=

     - (s+10 )+.ss(s+10)

      =0=% -s+10 -+.%

    i (t ) 0 s−s e−10 t 

    INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

    UNIDAD PROFESIONALINTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA Y

    CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS

    Métodos Matemáticos a!a "a I#$e#ie!%a

    E&e!cicios a!a te!ce! a!cia"

    'IV(A

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    40/86

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    41/86

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    42/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    2

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ¿−1

    s e

    −st sen$t +

     $ 

    s∫cos$t e−st dt 

    u=cos$t    dv=∫ e−st 

    dt 

    du=−$ sen$t dt    v=−1

    s   e−st 

    −1s

      e−st 

    cos $t −∫ 1s

     $sen$t e−st 

    dt 

    ¿−1

    s e

    −st sen$t +

    s ¿

    ¿−1

    s e

    −st sen$t −

     $ 

    s2 e−st 

    cos $t −$ 

    2

    s2∫ sen$t e

    −st dt 

    ∫0

    sen $t e−st 

    dt =−1

    s  e

    −st sen $t −

    s2 e

    −st cos $t −

    $ 2

    s2∫sen $t e

    −st dt 

    sen$te−st 

    dt =¿−1

    s e

    −st sen$t −

     $ 

    s2

    e−st 

    cos$t 

    $ 2

    s2∫

    0

    sen$t e−st 

    dt +∫0

    ¿

    ( $ 2

    s2+1) limb #∞∫0

    b

    sen $t e−st 

    dt =limb # ∞

    [−1

    s  e

    −st sen$t −

     $ 

    s2

    e−st 

    cos$t ]b0

    ¿ limb #∞

    [(−1s   e−st sen $t − $ s2 e−st 

    cos $t )−(−1s   e−s (0) sen $ (0 )− $ s2 e−s (0 )cos $ (0 ))]

    ( $ 2

    s2+1) limb #∞∫0

    b

    sen $t e−st 

    dt =$ 

    s2

    $ 2+s2

    s2  lim

    b # ∞∫0

    b

    sen$te−st 

    dt = $ 

    s2

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    43/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    3

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ¿  s

    2($ )

    s2($ 2+s2)

    %   {sen $t }=  ($ )

    ($ 2+s2)

    Transformada !n"ersa de Laplae

    Si %   { f  (t ) } =F(S) entonces %-1   { F ( % ) }=f  ( t ) , se llama transformada inversa de

    F(S) y también es lineal.

    E#emplos$ Determinar la transformada inversa de:

    1.- %-1 { 1

    %4

    }=¿  %-1

    {  1

    %3+1

    }=¿  %-1

    {  3 ' (1 )

    3 ' %3+1

    }= 1

    3 '  %-1 { 3 '

    %3+1

    }= 1

    3' t 3

    ∴ f  ( t )=1

    6 t 3

    2.- %-1 { 3%6 }=¿  %-1 {  3

    %5+1 }=¿  %-1 {   (3 )5 '5 ' %5+1 }=  35 '  %-1 {

     5 '

    %5+1 }=  35' t 5∴ f  ( t )=   3120 t 5

    .- %-1 {   4 %4 %2+1 }=¿  %-1 {  4 %

    4 (%4+ 14 ) }=¿  %-1 {  %

    %2+

    1

    4 }=¿  %-1

    {  %

    %2+( 12 )

    2 }=cos 1

    2t ∴ f  ( t )=cos

     1

    2t 

    4.- %-1 {   14 %+1 }=¿  %-1 {  1

    4 (%+ 14 ) }=1

    4 %-1 {   1%+ 1

    4 }=14  %-1

    {  1

    %−(−14 )}=

    1

    4 e

    −1

    4

    ∴ f  (t )=1

    4 e

    −1

    4

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    44/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    !.- %-1 {   1%2−16 }=¿  %-1 {  1

    %2−(4 )2 }=¿  %-1 {   (4 ) (1 )4 (%4−(4 )2 )}=14  %-1

    {   4%2−(4 )2 }∴ f  ( t )=14 sin 94 t 

    ".- %-1 {3%+5%2+7 }=¿  %-1 {  3 %

    %2+7

    +  5

    %2+7 }=¿  %-1 {

      3 %

    %2+7 }+¿  %-1 {

      5

    %2+7 }=¿  %-1

    {   %%2+7 }+¿ ! %-1 {  1

    %2+7 }

    = %-1 {   %%2+(√ 7 )2 }+¿ ! %-1 {  1

    %2+(√ 7 )

    2 }=¿  %-1 {   %%2+(√ 7 )2 }+¿ ! %-1

    {   (√ 7 ) (1 )(√ 7 ) (%2+(√ 7)2) }∴ f  ( t )=3cos√ 7 t −

      5

    √ 7sin √ 7 t 

    #.- %-1

    {  5

    %−6

    −  6%

    %2

    +9

    +  3

    2%2

    +8%+10 }=¿

     %-1

    {  5

    %−6 }−¿

     %-1

    {  6 %

    %2

    +9 }+¿

     %-1

    {   32%2+8%+10 }

    =! %-1 {   1%−6 }−¿ " %-1 {   %%2+32 }+¿  %-1 {  3

    2 (%2+4 %+5) }=5 e6 t +6cos93 t +3

    2  %-1

    {  1

    %2

    +4 %+5 }Donde:

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    45/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    3

    2  %-1 {   1%2+4 %+5}=3

    2  %-1 {   1%2+4 %+(2 )2−(2 )2+5 }=32  %-1 {   1( %+2 )2+1 }=32  %-1

    {   1( %−(−2 ) )2+1 }

    =3

    2e−2t 

    sin t ∴ f  (t )=5e6 t +6cos 93t +3

    2e−2 t 

    sin t 

    $.- %-1 {   %−12%2+%+6 }=¿  %-1 {  %−1

    2(%2+ 12 %+3) }=¿  %-1

    {  %−1

    2(%2+ 1

    2 %+(

    14 )

    2

    −( 14 )

    2

    +3)}=¿

     %-1

    {  %−1

    2[(%+ 14 )

    2

    + 4716 ] }

    1

    2 %-1 {  %−1

    (%+ 14 )2

    +( √ 474 )2 }=¿   12 %-1 {   %+

    1

    4−

    1

    4−1

    (%+ 14 )2

    +( √ 474 )2 }=12  %-1

    {   (%+ 1

    4 )(%+ 14 )

    2

    +( √ 474 )2−

    5

    4 (  1

    (%+ 14 )2

    +( √ 474 )2 )}

     1

    2 %-1

    {

      %+1

    4

    (%+ 14 )2

    +( √ 474 )2

    }−( 54 )( 12 ) %-1 {

      1

    (%+ 14 )2

    +( √ 474 )2 }

    f  ( t )=1

    2e−14

    cos ( √ 474   t )−58 %-1 {(   4√ 47 )√ 474

    (%+ 14 )2

    +( √ 474 )2 }

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    46/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    1

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    f  ( t )=1

    2e−14

    cos ( √ 474   t )−(58 )(   4√ 47 )e−14

    sin( √ 474   t )

    ∴ f  ( t )=1

    2 e

    −14

    cos ( √ 474   t )−   12√ 47 e−14

    sin( √ 474   t )

    %.- %-1 {−8 %2−5%+9

    %3−2%2−%+2 }

    Donde:   %3−2%2−%+2≠0= (%−1 ) ( %2−%−2 )=( %−1 ) ( %−2 ) ( %+1 )

    ∴  %-1 {   −8 %2−5 %+9

    ( %−1 ) ( %−2 ) ( %+1 ) }=¿  %-1

    {   -%−1+   .%−2 +   C %+1 }= (%−2 ) (%+1 ) -+ (%−1 ) (%+1 ) .+( %−1 ) ( %−2 )C (%−1 ) (%−2 ) (%+1 )∴−8 %2−5 %+9=( %−2 ) ( %+1 ) -+( %−1 ) ( %+1 ) .+ (%−1 ) (%−2 ) C 

    Si S=2

    −8 (2 )2−5 (2 )+9=(2−2 ) (2+1 ) -+(2−1 ) (2+1 ) .+(2−1 ) (2−2 )C 

    −32−10+9=(1 ) (3 ) .

    −33=3. #∴.=−11

    Si S=1

    −8 (1 )2−5 (1 )+9=(1−2 ) (1+1 ) -+ (1−1 ) (1+1 ) .+(1−1 ) (1−2 )C 

    −8−5+9=(−1 ) (2 ) -

    −4=−2 - #∴ -=2

    Si S=-1

    −8 (−1 )2−5 (−1 )+9=(−1−2 ) (−1+1 ) -+(−1−1 ) (−1+1 ) .+(−1−1 ) (−1−2 ) C 

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    47/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    4

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    −5+5+9= (−2 ) (−3 )C 

    6=6C #∴C =1

    ∴ %-1 {   2%−1+ −11%−2 +   1%+1 }=¿  2%-1 {   1%−1 }−11  %-1 {   1%−2 }+¿  %-1

    {   1%− (−1 ) }

    f  ( t )=2e t −11e2 t +e−t 

    1&.- %-1 {  2 %

    2+10 %

    ( %2−2 %+5 )( %+1 ) }=¿  %-1 {

      -%+.

    ( %2−2%+5 )+  C 

    %+1 }=¿  %-1

    {( %+1 ) ( -%+. )+( %2−2%+5 ) C 

    ( %2−2%+5 ) ( %+1 )   }∴2 %

    2+10%=( %+1 ) ( -%+. )+ (%2−2%+5 ) C 

    'ara S= -1

    2 (−1 )2+10 (−1 )=(−1+1 ) ( - (−1 )+. )+( (−1 )2−2 (−1 )+5 )C 

    2−10=(1+2+5 )C #−8=8C #−1=C 

    2%2+10 %= -%2+.%+ -%+.+C %2−2C%+5C 

    2 %2+10 %=( -+C ) %2+( .+ -−2C ) %+( .+5 C )

    Donde:

     -+C =2# -=2−C # -=2−(−1 )∴ -=3

    .+5C =0# .=−5 C # .=−5 (−1 )∴.=5

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    48/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    5

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    %-1 {   2%2+10 %

    ( %2−2%+5 ) ( %+1 ) }=¿  %-1 {   3 %+5( %2−2 %+5 ) }−¿  %-1 {   1( %+1 ) }Donde:

    %2−2%+5=%2−2%+12−12+5#=(%−1 )2+4

    ∴  %-1 {   3 %+5( %2−2 %+5 ) }=¿  %-1 {   3%+5( %−1 )2+4 }=¿  %-1 {3%−3+3+5(%−1 )2+4 }=¿  %-13 (%−1 )+8

    ( %−1 )2+4

     %-1

    {  3 %+5

    ( %2

    −2 %+5 ) }−¿

     %-1

    {  1

    ( %+1 ) }=¿

     %-1

    {  %−1

    ( %−1 )2

    +22

    }+¿

     %-1

    {   (4 ) (2 )( %−1 )2+22 }−¿ %-1 {   1( %+1 ) }

     %-1 {   %−1( %−1 )2+22 }+¿ 4 %-1 {   (2 )( %−1 )2+22   −¿ %-1 {   1( %+1 ) }

    f  ( t )=3 et 

    cos2 t +4 et 

    sin 2t −e−t 

    11.- %-1 {   5%2+34 %+53

    %3+7 %2+15%+9 }

    Donde:

    %

    3

    +7

    %

    2

    +15

    %+9

    =(%+

    1 ) (%

    2

    +6

    %+9 )=

    (%+

    1 ) (%+

    3 ) (%+

    3 )=

    (%+

    1 ) (%+

    3 )2

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    49/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    6

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

     %-1 {5%2+34 %+53

    ( %+1 ) (%+3 )2 }=¿  %-1

    {   -%+1+   .%+3 +   C (%+3 )2 }# 5%2+34 %+53

    ( %+1 ) (%+3 )2 =

    (%+3 )2 -+ (%+1 ) ( %+3 ) .+(%+1 )C 

    ( %+1 ) ( %+3 )2

    ∴5 %2+34 %+53=(%+1 )2 -+ (%+1 ) ( %+3 ) .+(%+1 ) C 

    'ara S= -1

    5 (−1 )2+34 (−1 )+53=(−1+3 )2 -+(−1+1 ) (−1+3 ) .+(−1+1 )C 

    5−34+53=4C #24=4 C #∴ -=6

    'ara S=-

    5 (−3 )2+34 (−3 )+53=(−3+3 )2 -+ (−3+1 ) (−3+3 ) .+(−3+1 ) C 

    45−102+53=−2C #−4=−2C #∴C =2

    5%2+34%+53=( %+1 )2 -+( %+1 ) (%+3 ) .+( %+1 )C 

    5%2+34%+53=( %2+6%+9 ) -+( %2+4%+3) .+(%+1 )C 

    5%2+34%+53=( -+. ) %2+(6 -+4.+C ) %+(9 -+3 .+C )

    Donde :  -+.=5# .=5− - ; .=5−6 ; .=−1

    %-1 {   6%+1 }+¿  %-1 { −1%+3 }+¿  %-1 {   2( %+3 )2 }=¿  "%-1 {   1%+1 }−¿  %-1 {   1%+3 }+¿ 2 %-

    1

    {  1'

    ( %+3 )1+1 }∴ f  ( t )=6 e−1−e−3 t +2te−3 t 

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    50/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    7

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    Teorema de %ea"!s!de

    Sean '(S) y (S) olinomios en los c*ales '(S) es de +rado menor *e (S) y

    (S) tiene n races diferentes /, con /=1, 2, , 0, n. ntonces:

    %-1 { & (%)1(%)}=∑$ =1n

     &(:$ )

    1 ) (:$ )

    e:$ t 

    1)

    %-1 {   2 s+4s3+2 s2−5 s−6 } & (% )=2s+4

    1 (% )=s3+2 s2−5 s−6

    -1 1 2 -! -"-1 -1 "

    1 1 -" &

    1 (% )=(s+1)( s2+5−6)

    1 (% )=(s+1)( s+3)( s−2)

    1 )  ( % )=3 s2+4 s−5

    : 1=−1

    : 2=−3

    : 3=2

    %-1 { & (%)1(%)}=∑$ =1n

     &(:$ )

    1 ) (:$ )

    e:$ t =

     &(: 1)

    1 ) (: 1)

    e: 1 t +

      &(: 2)

    1 ) (: 2)

    e: 2 t +

     &(: 3)

    1 ) (: 3)

    e: 3 t 

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    51/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    /

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ¿  &(−1)

    1 ) (−1)

    e−t +

      &(−3)

    1 ) (−3)

    e−3 t +

      &(2)

    1 ) (2)

    e2 t 

     & (−1 )=2 (−1 )+4=2

     & (−3

    )=2

    (−3

    )+4

    =−2

     & (2 )=2 (2 )+4=8

    1 )  (−1 )=3 (−1 )2+4 (−1 )−5=−6

    1 )  (−3 )=3 (−3 )2+4 (−3 )−5=10

    1 )  (2 )=3 (2 )2+4 (2 )−5=15

    f  ( t )=−26

      e−t −

      2

    10e−3 t +

      8

    15e2 t 

    %-1 {   2 s+4s3+2 s2−5 s−6 }

    %-1 {   2 s+4(s+1)( s+3)( s−2) }2 s+4

    (s+1)(s+3)(s−2)=

      -

    s+1+

      .

    s+3+

      C 

    s−2

    2 s+4(s+1)(s+3)(s−2)

    = - ( s+3 ) ( s−2 )+. ( s+1 ) (s−2 )+C (s+1)( s+3)

    (s+1)( s+3)( s−2)

    2 s+4= - (s+3 ) (s−2 )+. (s+1 ) ( s−2 )+C (s+1 ) (s+3 )

    si s=−3

    2(−3)+4= - (−3+3 ) (−3−2 )+. (−3+1 ) (−3−2 )+C (−3+1 ) (−3+3 )

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    52/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    2

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    −6+4=.(−2)(−5)

    −2=10. # .=−210

    si s=2

    2(2)+4= - (2+3 ) (2−2 )+. (2+1 ) (2−2 )+C  (2+1 ) (2+3 )

    8=15C #C =  8

    15

    si s=−1

    2(−

    1)+

    4= - (−

    1+3

    ) (−1−2

    )+. (−1+1

    ) (−1−2

    )+C  (∓1

    ) (−1+3

    )

    2=−6 - #C =−13

    %-1 {   2 s+4(s+1)( s+3)( s−2) } = %-1 {   -s+1+   .s+3 +   C s−2 }

    ?%-1 {−13

    s+1 }  %-1 {−15

    s+3 }  %-1 {  8

    15

    s−2 }=

    −13  %-1 {   1s+1 }−15  %-1 {   1s+3 }+   815  %-1 {   1s−2 }

    ¿−1

    3 e

    −t −1

    5e−3 t +

      8

    15e2 t 

    Der!"ada de &na 'ransformada

    Si %   { f (t ) = F (%)  entonces

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    53/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    3

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    %   {t n

    f (t ) }=(−1 )n   d(n )

    ds (n) F (%)

    3se la derivada de *na transformada ara encontrar

    1)

    %  {te3 t }=   1

    (s−3)2

    %  {teat }=   1

    (s−a)2

    f  ( t )=e3 t 

    f  ( s)=   1s−3

    %   {te3 t }=(−1)  d

    ds [   1s−3 ]

    %   {te3 t }=−( s−3 ) (0 )−1(1)

    (s−3)2

    %  {te3 t }= −−1

    ( s−3 )2=

      1

    (s−3)2

    2)

    %   {t 3

    cos2 t }=(−1 )n   d(n )

    ds (n ) F (%)

    %   {t 3cos2 t }=(−1)3   d

    3

    ds3  %   {cos2 t }

    ¿− d

    3

    ds3 [   ss2+4 ]

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    54/86

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    55/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    )

    %   {t 2cosh 95 t }=(−1 )n   d

    ( n)

    ds( n) F (%)

    ¿ (−1 )2   d

    2

    ds(2 ) F (%) L {t 2 cosh95 t }

    ¿− d

    2

    ds2 [   ss2−25 ]

     F ( % )=  s

    s2−25

     F  )  (% )=(s

    2

    −25) (1 )

    −(25 ) (

    s)

    ( s2−25)2   = s

    2

    −25

    −2

    s

    2

    (s2−25 )2   =−

    25−s

    2

    ( s2−25 )2

     F  )) (% )=

    (s2−25 )2

    (−2 s )−(−25−s2)2 ( s2−25 )2 s

    (s2−25 )4

     F  )) (% )=

    (s2−25 )[−2 s (s2−25 )−(25−s2 )4 s]( s2−25 )

    4

     F  )) (% )=

    −2 s3+50 s+100 s+4 s3

    ( s2−25 )4

      =2 s

    3+150 s

    ( s2−25 )3

    ¿− d

    2

    ds2 [   ss2−25 ]

    ¿− d

    2

    ds2 [ F (%) ]

    ¿ F  )) (%)

    ¿2 s

    3+150 s

    (s2−25 )3

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    56/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    1

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    PRIMER TEOREMA DE TRASLACI(N

    Si %   { f  (t ) } =F(S) y a∈ 0  entonces %   {ea% f  ( t ) }= F (%−a)   %   {e

    a% f  ( t ) }=¿

    %   { f (t )}% # %−a

    ncontrar la transformada de 5alace, *sando el rimer teorema de traslacin.

    1.- %   {e5 t 

    t 3 } a=5 ; f  ( t )=t 3

    %  {t 3 }%# %−5=

    3 '

    %4

    % # %−5

    =  3'

    ( %−5 )4=

      6

    (%−5 )4∴ F (% )=

      6

    (%−5 )4

    2.- %   {e−2 t 

    cos4 t } a=−2; f  (t )=cos4 t 

    %  {cos 4 t }% # %+2=

      %

    %2+42

    =  %+2

    (%+2 )2+16∴ F  (% )=

      %+2

    (%+2 )2+16

    .- %   {t  (e t +e2 t )2 }=¿  %   {t ( e

    2 t +2e t e2 t +e4 t )}=¿  %   {te2 t +2e3t +te4 t }

    =%   {t e2 t }+¿  2%   {t e

    3 t }+¿  %   {te4 t }=¿  %   {t }% # %−2 , 2%   {t }% # %−3 , %   {t }% # %−4

    ¿  1

    %2

    % # %−2

    ,  1

    %2

    % # %−3

    ,  1

    %2

    % # %−4

    ∴ F  (% )=  1

    (%−2 )2+

      2

    ( %−3 )2+

      1

    ( %−4 )2

    Si ∫ {f (t )}  ? F >s 0 a ∈ 0

      ∫ { eat 

    f  (t ) }  ? F >s-a

    ∫eat f  ( t )  ? ∫ {f  ( t ) }  s ¿  s-a

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    57/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    4

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

      ? F >s

    ? F >s-a

    /   ∫ { est 

    t 3

    }   ?3 '

    ( s−5 )4  ?6

    ( s−5 )4

    ∫ { e5 t t 3 }  ? ∫ {f (t )}  s ¿s−5  

    a=5   ? ∫ {t 3 }  s B s -

    ?3 '

    s4   s B s J

      ?3 '

    ( s−5 )4   ?6

    ( s−5 )4

    2   ∫ { e−2 t 

    cos 4 t }   ? ∫ {f (t )}  s B s-a

      ? ∫ {cos 4 t }  s B s J >-2

      ?5

    s2+16   sB s2

    ?s+2

    (s+2)2+16

    3   ∫ { [1−et +3e−4 t ]cos5 t }

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    58/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    5

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ∫ {cos5t −et cos5 t +3e−4 t cos5 t }  

    ∫ {cos5 t }−∫ {et cos5 t }+3∫ {e−4 t cos5 t }  

    s

    s2+25  - ∫ {cos5 t }  s B s J / 3 ∫ {cos5 t } s>s+4

    s

    s2+25

    −  s

    s2+25   ⋮  s B s J / 3

    s

    s2+25   ⋮  s B s

    ?s

    s2+25

    −  (s−1)

    ( s−1 )2+25  

    3(s+4 )

    (s+4 )2+25

    Fnci=n esca=n nita#io

    %a 8nci=n esca=n nita#io ( >t- a ? (a>t se de@ne como

    ( >t Ja ? (a >t ? {0 sit t J 3 ? {0 ; t  t- /7 ? {0 ; t  t Ja ? M (a >t ? { 0 si t 

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    59/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    6

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    4 ( >t J /7 ? {0 ; t t ? - ( > t -/ 1 ( >t J 7

    ∫ {f (t )}=∫ {−5=  (t −1 )+6 = (t −0) }  

    ? ∫ {−5=  (t −1 ) }+∫ {6=  (t −0 ) }

      ? −5∫ {=  (t −1 ) }+6∫ {= ( t −0)}

      ? -1

    s e

    −s+61

    s e

    0=−5e−5

    s  +

    6

    5

      ? 1   e−5

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    60/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    17

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    Se)&ndo 'eorema de 'rasla!*n

    Si %   { f  (t ) } =F(S) y a6& entonces %   { f  (t −a )u (t −a ) }=e−a%

     %   { f  (t ) }

    Forma alternativa de S.7.7 %   { " (t ) u (t −a ) }=e−a%

     %   { " ( t −a ) }

    E#emplo$ 8li*e el se+*ndo teorema de traslacin ara encontrar 

    1.- %   { (t −2 ) u (t −2 ) }a=2 ; f  ( t )=t 

    ¿e−2%  %   {t }=e−2%

    >  1

    %2=

    e−2%

    %2

    2.- %   {(t −1 )3

    e( t −1 ) u (t −1 ) } a=1 ; f  (t )=t 3 et 

    ¿e−%  %   {t 3

    et }=e−%   3'

    ( %−1 )4=e−%

      6

    (%−1 )4=

      6e−%

    ( %−1 )4

    .- %   {tu (t −2 ) } a=2 ; " (t )=t ; " (t +a )=t +a∴ " ( t +2 )=t +2

    %   {tu (t −2 ) }=e−2%

     %   { (t +2) }=e−2%

     9%   {t }+¿  %   {2} =   e−2%[  1%2 + 2% ]

    4.- %   {t 2

    u (t −3 ) } a=3 ; " (t )=t 2∴" (t +2 )=( t +3 )2=t 2+6 t +9

    ¿e−3%  %   {t 2+6t +9 }=e−3%  %   {t 

    2 }+¿  %   {6 t }+¿  %   {9 }=e−3 % [ 2 '%3 +  6%2+ 9% ]

    Transformada de la !n'e)ral

    Si %   { f  (t ) } =F(S), entonces % {∫0t 

    f  ( ? )d? }=1

    %  %  { f  (t ) } .

    ncontrar la transformada de la inte+ral dada or:

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    61/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    1/

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    1.- % {∫0

    e? 

    d? }; f  ( t )=e t ∴=1%  %   { f  (t ) }=1% [   1%−1 ]

    2.- % {∫0

    cos? d? }; f  (t )=cos t ∴=1%  %   { f  (t ) }=1% [   %%2+1 ]=   1%2+1

    .- % {∫0

    e−? 

    cos ? d? }; f  ( t )=e−t  cos t ∴=1%  %   { f  (t ) }=1% [   %− (−1 )( %+1 )2+1 ]=1% [   %+1(%+1 )2+1 ]

    %-1   { F (%)}=¿ %-1 {1% }+3  %-1 { 1%2 }+¿  %-1 { 2

    %3 }

    ∴ f  ( t )=1+3t +t 2

    Con"ol&!*n

    Si las f*nciones f(t) y +(t) son contin*as or tramos en el intervalo ¿ , la

    convol*cin de f(t) y +(t) se reresenta or f;+ y se define como:

    f ∗"=∫0

    f  ( ? ) " (t −? ) d? 

    Teorema de la on"ol&!*n

    Si f(t) y +(t) son contin*as or tramos en el intervalo ¿  y de orden

    e

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    62/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    12

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ¿[   1%−1 ][   1%2+1 ]=   1( %−1 ) ( %2+1)

    2.- % {∫0

    ?e (t −? ) d? }; f  (t )=t ; " (t )=e t ∴=¿  %   {t }  %   {e t }=[   1%2 ] [   1%−1 ]=   1%2 (%−1 )>es*elva con resecto a f(t) la ec*acin inte+ro-diferencial dada or:

    1.-   f  ( t )=2 t +1+∫0

    f  ( t −? )e−? d? ;f  ( t )=f  ( t ); " (t )=e−t 

    %   { f (t ) =¿  2%   {t } %   {1 } % {∫o

    f (t −? )e−?  d? }

     F ( % )= 2

    %2+1

    %+¿  %   { f (t )}  %   {e

    −t } # F  (% )=  2%

    2+1

    %+ F (%)[   1%+1 ]

     F ( % )− F (% )[   1%+1 ]=  2%2+ 1

    %# F ( % )[1−   1%+1 ]=2+%%2   # F (% )[ %+

    1−1%+1  ]=2+%%2

     F ( % )[   %%+1 ]=2+%%2   # F ( % )=( %+2 ) ( %+1 )

    %3

      # F ( % )=%

    2+3 %+2%

    3

     F ( % )=%2

    %3+3 %

    %3 +

     2

    %3 # F ( % )=

    1

    %+ 3

    %2+ 2

    %3

    INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    63/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    13

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    (!I&A& PROFESIO!A% I!$ER&ISCIP%I!ARIA &E I!GE!IERIA

     U CIE!CIAS SOCIA%ES U A&MI!IS$RA$IVAS

    T($%( T%$!%$ P($!i(.

    Nom+res$

     8me?c*a @ernAnde? Besar@ermida on?Ale? Cara Fernanda'ére? 8lvarado BarolinaSAnce? van+elista 8t?iri

    Se&en!a$

    2E8

    Ma'er!a$

    Cétodos CatemAticos De 5a En+eniera

    Carrera$

    En+eniera End*strial

    Profesor$

    on?Ale? Gavarrete Barlos

    T$(n',#$*(d( d% L(.(!%

     F (t )=1

     L {f (t )}= L {1 }=limb # ∞

    ∫0

    b

    1−e−st dt =limb # ∞

    ∫0

    b

    e−st 

    dt =limb# ∞ [−1s   e−st ]b0

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    64/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    1

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ¿ limb #∞ [−1s   e−sb−(−1s   e0)]=

    limb # ∞

    −1

    s  e

    −sb+limb# ∞

    1

    s  =

    −1s

    1

    esb+1

    s  L {1 }=1

    s

     F (t )= 7 

     L {f (t )}= L {$ }= limb # ∞

    ∫0

    b

    $ e−st 

    dt = limb# ∞

    $ ∫0

    b

    e−st 

    dt = limb# ∞

    $ [−1

    s  e

    −st 

    ]b0

    ¿ limb #∞

    $ [−1s   e−sb−(−1s   e0)]=lim

    b # ∞

    −$ 

    s  e

    −sb+limb # ∞

    s  =

    −$ s  lim

    b# ∞

    e−sb+

    s=

    s

     L {eat 

    }=limb # ∞∫0

    b

    eat 

    e−st 

    dt 

    limb # ∞

    ∫0

    b

    e(at −st ) dt = lim

    b #∞∫0

    b

    e−( s−a )t  dt = lim

    b #∞ [   −1(s−a) e−( s−a )t ]b0−1

    s−ae−( s−a) 0

    −1

    s−a e

    −( s−a )b−¿=limb # ∞

    −1

    s−a  e

    −(s−a ) b+limb # ∞

    1

    s−a  (1 )

    ¿ limb # ∞

    ¿

    ¿−  1

    s−a limb # ∞

    e−( s−a) b+  1

    s−a L {eat }=   1

    s−a

       L {t eat }

    limb # ∞

    ∫0

    b

    t eat −st 

    dt = limb # ∞

    ∫0

    b

    t e−( s−a )t dt = =t ……∫ du=∫e−( s−a) t dt 

      du=d t … … u= −t s−a

     e−( s−a) t    ¿ limb #∞ [  −t s−a e−(s−a )t +   1s−a∫ e−( s−a )t  dt ]  

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    65/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    1

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ¿ limb #∞

     [

     −t s−a

     e−(s−a )t −

      1

    (s−a )

    2e−(s−a ) t 

    ]b0limb # ∞

     [

     −bs−a

     e−(s−a ) b−

      1

    (s−a)

    2e−(s−a )t 

    ]b0

    ¿ limb #∞ [(  −bs−a e−( s−a) b−   1( s−a )2 e−( s−a) b)−(  −0s−a e−( s−a) 0−   1( s−a )2 e−( s−a) 0)]

    ¿  1

    (s−a)

    limb # ∞

    b

    e ( s−a) b−

      1

    (s−a)2

    limb # ∞

    1

    e( s−a) b+

    limb # ∞

    1

    (s−a)2=

      1

    (s−a)2

    %   {sen $t }

    limb # ∞

    ∫0

    b

    sen$te−st 

    dt ..u=sen$t … ..dv=∫ e−st dt…du=$ cos $tdt ..v=−1s

      e−st 

    ¿−1

    s e

    −st sen$t +

     $ 

    s∫cos$t e−st dt    … u=cos $t    …du=−$ sen$t dt   

    dv=∫ e−st 

    dt    … v=−1

    s   e−st 

    …  

    −1s

      e−st 

    cos $t −∫ 1s

     $sen$t e−st 

    dt 

    ¿−1

    s e

    −st sen$t +

    s ¿

    ¿−1

    s e

    −st sen$t −

     $ 

    s2 e−st 

    cos $t −$ 

    2

    s2∫ sen$t e

    −st dt   

    ?   ∫0

    sen $t e−st 

    dt =−1

    s  e

    −st sen $t −

    s2 e

    −st cos $t −

    $ 2

    s2∫sen $t e

    −st dt   

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    66/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    11

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    sen$te−st 

    dt =¿−1

    s e

    −st sen$t −

     $ 

    s2

    e−st 

    cos$t 

    ¿ $ 

    2

    s2∫

    0

    sen$te−st 

    dt +∫0

    ¿

    ¿($ 2

    s2 +1)

    limb # ∞∫0

    b

    sen$te−st 

    dt =limb # ∞ [−1

    s   e−st 

    sen$t − $ 

    s2 e

    −st 

    cos $t ]b0

    ¿ limb #∞

    [(−1s   e−st sen $t − $ s2 e−st 

    cos $t )−(−1s   e−s (0) sen $ (0 )− $ s2 e−s (0 )cos $ (0 ))]

    ¿( $ 2

    s2+1) limb # ∞∫0

    b

    sen$te−st 

    dt = $ 

    s2 ..

    $ 2+s2

    s2  lim

    b# ∞∫0

    b

    sen$t e−st 

    dt =$ 

    s2

    ¿  s

    2($ )

    s2($ 2+s2)

    =  ($ )

    ($ 2+s2)

     L {15−3e−7 t +4 sen3 t }

    ¿ L {15 }− L {3 e−7 t 

    }+ L {4 sen3 t }=15 L {1 }−3 L {e−7 t 

    }+4 L {sen3 t }

    ¿151

    s−3

      1

    s−(−7 )+4

      3

    s2+9

    =15

    s −

      3

    s+7+  12

    s2+9

     L (t )=cos 5t −t 5+t 3 e2 t 

    ¿ L {f (t ) }= L {cos5 t −t 5+t 3 e2 t }= L {cos5 t }− L {t 5 }+ L {t 3 e2 t }

    ¿  s

    s2+52

    −5 '

    s6+

      3 '

    (s−2)4

    T$(n',#$*(d( in/%$'( d% L(.(!%

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    67/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    14

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

     L−1{   ss2+25−5 's6 +   3 '(s−2)4 }

    s−2¿¿¿3 '¿

    ¿ L−1{   ss2+25 }−{5 's6 }+ L−1 ¿

    ¿ L−1{   ss2+52 }− L−1{ 5 '

    s5+1 }+ L−1{   3'(s−2)3+1 }=cos5 t −t 5+t 5 e2 t 

       L

    −1

    { 1

    %4

    }¿  

     L−1{   1%3+1 }=¿    L−1{   3 ' (1 )3 ' %3+1 }=   13'    L−1{

     3 '

    %3+1 }=  13 ' t 3=16 t 3

     L−1{   5%−6−   6 %%2+9 +

      3

    2 %2+8%+10 }

    ¿    L−1

    {  5

    %−6 }−¿    L−1

    {  6 %%2+9 }+ L

    −1

    {  3

    2 %2+8%+10 }

    ?  L−1{   1%−6 }−¿ 1  L−1{   %%2+32 }+¿    L−1{

      3

    2 ( %2+4%+5 ) }=5e6 t +6cos93 t +3

    2

     L−1{   1%2+4%+5 }  

    ¿3

    2   L

    −1{   1%2+4%+5 }=3

    2   L

    −1{   1%2+4 %+( 2 )2−(2 )2+5 }=32    L−1{   1( %+2 )2+1 }=32 L

    −1{   1( %−(−2 ) )2+1

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    68/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    15

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ?3

    2e−2t 

    sin t =5e6 t +6cos 93t +3

    2e−2 t 

    sin t 

     L−1{   %−12 %2+%+6 }  

    ¿   L

    −1

    {  %−1

    2(%2+ 12 %+3) }=¿   L

    −1

    {  %−1

    2(%2+ 12 %+( 14 )2

    −( 14 )2

    +3) }=¿

     L−1

    {  %−1

    2 [(%+ 14 )2

    +47

    16 ]}

    ?

    1

    2 L

    −1

    {  %−1

    (%+ 14 )2

    +( √ 474 )2 }=¿   12  L−1 {   %+

    1

    4−

    1

    4−1

    (%+ 14 )2

    +( √ 474 )2 }=12

     L−1

    {  (%+ 14 )

    (%+

    1

    4

    )

    2

    +

    ( √ 47

    4

     )

    2−

    5

    4

    (

      1

    (%+

    1

    4

    )

    2

    +

    ( √ 47

    4

     )

    2

    )}?

    1

    2 L

    −1 {   %+1

    4

    (%+14 )2

    +( √ 474 )2 }−( 54 )( 12 ) L−1{   1(%+ 14 )2+( √ 474 )2 }

    ¿ 12

     e

    −14   t cos ( √ 

    474

      t )−58

     L−1

    {(  4√ 47 )

    √ 47

    4

    (%+ 14 )2

    +( √ 474 )2

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    69/86

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    70/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    47

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ¿−2

    6 e

    −t −  2

    10e−3 t +

      8

    15e2 t 

     L−1{   2 s+4s3+2 s2−5 s−6 }… L−1{

      2 s+4(s+1)(s+3)(s−2)}

    2 s+4(s+1)(s+3)(s−2)

    =  -

    s+1+

      .

    s+3+

      C 

    s−2

    2 s+4(s+1)(s+3)(s−2)

    = - ( s+3 ) ( s−2 )+. ( s+1 ) (s−2 )+C (s+1)( s+3)

    (s+1)( s+3)( s−2)

    2 s+4= - (s+3 ) (s−2 )+. (s+1 ) ( s−2 )+C (s+1 ) (s+3 )

    si s=−3

    2(−3)+4= - (−3+3 ) (−3−2 )+. (−3+1 ) (−3−2 )+C (−3+1 ) (−3+3 )

    −6+4=.(−2)(−5)

    −2=10. … .=−210

    si s=2

    2(2)+4= - (2+3 ) (2−2 )+. (2+1 ) (2−2 )+C  (2+1 ) (2+3 )

    8=15C … C  =  8

    15

    si s=−1

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    71/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    4/

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    2(−1)+4= - (−1+3 ) (−1−2 )+. (−1+1 ) (−1−2 )+C  (∓1 ) (−1+3 )

    2=−6 - … C =−13

    ¿ L−1

    {  2 s+4

    (s+1)( s+3)( s−2)}?  L

    −1

    {  -

    s+1 +  .

    s+3+  C 

    s−2 } 

    ?   L−1{ −13s+1 }    L−1{

     −15

    s+3 }    L−1{  8

    15

    s−2 }?

    −13  

     L−1{   1s+1 }−15    L−1{   1s+3 }+  815    L−1{   1s−2 }=−13   e−t −15 e−3 t +   815 e2 t 

    T$(n',#$*(d( d% n( d%$i/(d(

     +8 +4 +=e−4 t ; + (0 )=2

    d+

    dx+4 +=e−4 t  … L { + 8 +4 + }= L {e−4 t }

     L { + 8 (t )+4 L { + (t )} }= L {e−4 t }… %+ ( s)−2+4  + ( s)=   1s+4

     + (s ) ( s+4 )=  1

    s+4+2…=

    1+2 s+ss+4

      (% )= 2 s8 +9

    (s+4)2

    D%$i/(d( d% n( "$(n',#$*(d(

     L {te3t }=   1(s−3)2

     L {teat }=   1(s−a)2

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    72/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    42

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

     L {te3t }=(−1 )   dds [   1s−3 ]

     L {te3t }=−(s−3 ) (0 )−1(1)(s−3)2

     L {te3t }= −−1(s−3 )2

    =  1

    (s−3)2

     L {t 3 cos2 t }=(−1 )n   d(n)

    ds(n)

     F (% )

     L {t 3

    cos2 t }=(−1)3   d

    3

    ds3    L {cos2t } …=

    −d3

    ds3

    [  s

    s2+4 ]

     F  ) (%)=

    (s2+4 ) (1 )−s(2 s )( s2+4)

    2  =

    s2+4−2 s2

    ( s2+4)2  =

      4−s2

    (s2+4 )2

     F  )) (%)=

    ( s2+4 )2 (−2 s )−(4−s2)(2 (s2+4 ) (2 s ))

    (s2+4 )4

     F  )) (%)=

    −2 s ( s2+4 )2−4 s(4−s2) ( s2+4 )

    (s2+4 )4

     F  )) (% )=

    (s2+4 ) [−2s ( s2+4 )−4 s (4−s2 ) ]( s2+4 )

    4

     F  )) (% )=−

    2 s3−8 s−16 s+4 s3

    ( s2

    +4 )

    3  =

    2 s3−24 s

    ( s2

    +4 )

    3

     F  ))) (% )=

    ( s2+4 )3

    (6 s2−24 )− (2s3−24 s)(3 ( s2+4 )2(25 ))

    (s2+4 )6

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    73/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    43

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    s

    ( s2+4 )2 [(¿¿ 2+4 )(6 s−24 )−(2 s3−24 s)(6 s)]

    ( s2+4 )6

     F  )))  (% )=¿

     F  ))) 

    (% )=6 s

    4−24 s2+24 s2−96−12 s4+144 s2

    ( s2+4 )4

     F  ))) (% )=

    −6 s4+144 s2−96

    (s2+4 )4

     F  ))) (% )=

    −d3

    ds3 [   ss2+4 ]=−[−6 s

    4+144 s2−96

    ( s2+4 )4 ]

     F  ))) (% )=−

    6 s4+144 s2−96

    (s2+4 )4

     L {t 2 cosh95 t }=(−1 )n   d(n )

    ds(n ) F (%)

    ¿ (−1 )2   d

    2

    ds(2 )

     F (% ) L {t 2 cosh95 t }…=−d2

    ds2 [   ss2−25 ]

     F ( % )=  s

    s2−25

     F  )  (% )=

    (s2−25) (1 )−(25 ) ( s)

    ( s2−25)2

      =s2−25−2 s2

    (s2−25 )2  =

    −25−s2

    ( s2−25 )2

     F  )) (% )=

    (s2−25 )2 (−2 s )−(−25−s2)2 ( s2−25 )2 s

    (s2−25 )4

     F  )) (% )=

    (s2−25 )[−2 s (s2−25 )−(25−s2 )4 s]( s2−25 )

    4

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    74/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    4

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

     F  )) (% )=

    −2 s3+50 s+100 s+4 s3

    ( s2−25 )4

      =2 s

    3+150 s

    ( s2−25 )3

    ¿− d

    2

    ds2 [   ss2−25 ]

    ¿− d

    2

    ds2 [ F (%) ]

    ¿ F  )) (%)

    ¿2 s

    3+150 s

    (s2−25 )3

    P$i*%$ "%#$%*( d% "$('.(!in

     L {e5 t t 3 }

    a=5… f  ( t )=t 3

     L {t 3 }% # %−5=3'

    %4

    % # %−5

    =  3 '

    (%−5 )4=

      6

    ( %−5 )4=

      6

    ( %−5 )4

     L {e−2 t cos4 t }

    a=−2… f  (t )=cos4 t 

     L {cos4 t }% # %+2=  %

    %2+42

    =  %+2

    ( %+2 )2+16=

      %+2

    (%+2 )2+16

     L {[1−et +3e−4 t ]cos5 t }

     L {cos5 t −et cos5 t +3e−4 t cos5 t }  

     L {cos5t }− L {e t cos5 t }+3 L {e−4 t cos5 t }

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    75/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    4

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    s

    s2+25  -

     L {cos5t }  s B s J / 3   L {cos5t } s>s+4

    s

    s2+25

    −  s

    s2+25  

    ⋮  s B s J / 3s

    s2+25  

    ⋮  s B s ?

    s

    s2+25

    −   (s−1)( s−1 )

    2+25  

    3(s+4 )(s+4 )2+25

    Fn!in %'!(.n ni"($i#

    F >t ? - ( >t -/ 1 ( >t J 7

     L {f (t )}= L {−5=  (t −1 )+6= (t −0)}  

    ?  L {−5=  (t −1 ) }+ L {6=  (t −0 ) }

    −5 L {=  (t −1 ) }+6 L {= (t −0)}

    ? -1

    s e

    −s+61

    s e

    0=−5e−5

    s  +

    6

    5…=

    6−5e−5

    s

    T$(n',#$*(d( d% .( in"%$(.

     L

    {∫0t 

    e? 

    d? 

    }f  ( t )=e t …=

    1

    %   L {f  ( t ) }=1

    % [   1%−1 ]

     L{∫0

    cos ? d? }

    f  ( t )=cos t …=1

    %   L {f  ( t ) }=1

    % [   %%2+1 ]=   1%2+1

     L{∫0

    e−? cos ? d? }

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    76/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    41

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    f  ( t )=e−t cos t …=1

    %   L {f  ( t ) }=1

    % [   %−(−1 )(%+1 )2+1 ]=1% [   %+1( %+1 )2+1 ]C#n/#.!in

    T%#$%*( d% .( !#n/#.!in

     L{∫0

    e? sin (t −? ) d? }

    f  ( t )=e t ; " (t )=sin t …=¿    L {et }    L {sin t }

    ¿[   1%−1 ][   1%2+1 ]=   1( %−1 ) ( %2+1)

    INSTITUTO POLIT@CNICO NACIONAL

    UNIDAD PROFESIONALINTERDISCIPLINARIA DE IN;ENIERBA  

    CIENCIAS SOCIALES ADMINISTRATI

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    77/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    44

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    M@TODOS MATEMTICOS DE LA IN;ENIERBA

    S%!%n!i(> 2IV3A

    In"%$(n"%>

    CeNaos C#z And#és

    TERCER CORTE

    M@TODOS MATEMTICOS DE LA IN;ENIERBA

    SERIE COMPLEJA DE FOURIER

    f  ( x )=a0

    2 +∑

    n=1

    [ancos nπ  p   x+bnsen nπ  p   x]

    cos nπ 

     p  x=

    einπ 

     p x

    +e−inπ 

     p x

    2

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    78/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    45

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    sen nπ 

     p  x=

    einπ 

     p x

    +e−inπ 

     p x

    2

    ei@=cos@+isen@

    e−i@=cos@−isen@

    D%ni!in d% '%$i% !#*.%( d% F#$i%$

    L( '%$i% !#*.%( d% F#$i%$ d% .( ,n!in , d%nid( %n n in"%$/(.#d% GHH %'" d(d( #$>

    f  ( x )=∑−∞

    C n einπ 

     p x

    C n=  1

    2 p∫− p

     p

    f  ( x) e−inπ 

     p  x

    dx;n=0,±1,±2,±3,± …

    En!#n"$($ .( '%$i% !#*.%( d% F#$i%$ d% .( ,n!in

    1) f  ( x )={−1 ;−2

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    79/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    46

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    C n=−14 ∫

    0

    2

    e

    −inπ 2

      x

    dx+ 1

    4∫0

    2

    e

    −inπ 2

      x

    dx

    u=−inπ 

    2  x   du=

    −inπ 2

      dx

    dx=−inπ 2

      dx  

    C n=−14 ∫−2

    0

    eu[−2duinπ  ]+ 14∫

    0

    2

    eu[−2duinπ  ]

    C n= +24 inπ 

    [ eu ] 20−

      2

    4 inπ [ eu ] 2

    0=

      1

    2inπ [e

    −inπ 2

      x ]   0−2

    −  1

    2inπ [e

    −inπ 2

      x ]20

    C n=  1

    2 inπ [e0−e

    −inπ 2  (−2)]−   1

    2inπ [e

    −inπ 2  (−2)

    −e0 ]

    C n=  1

    2 inπ  [1−einπ ]−   1

    2inπ  [e−inπ −1 ]

    2) f  ( x )=e− x

    ;−π 

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    80/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    57

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    C n=  1

    2(π )∫−π 

    π 

    e− x

    ∙ e

    −inπ π 

      x

    dx

    e

    (¿¿− x ∙ e−inx)dx

    C n=  1

    2 π ∫−π 

    π 

    ¿

    C n=  1

    2 π ∫−π 

    π 

    e(− x−inx )

    dx

    C n=  1

    2 π ∫−π 

    π 

    e(−1−¿) x

    dx

    u=−(1−¿) x   du=−(1−¿)dx

    dx=−du1+¿

    C n=  1

    2 π ∫−π 

    π 

    eu[  −du(1+¿) ]

    C n=   −12 π (1+¿)∫−π 

    π 

    eu du

    C n=  −12 π (1+¿ )

     eu|  π −π =   −12π (1+¿ ) e−(1+¿) x|  π −π 

    C n=  −12 π (1+¿ )

    C n=   −12 π (1+¿ )

    C n=  −12 π (1+¿ )

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    81/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    5/

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    C n=  −12 π (1+¿ )

    L( '%$i% d% F#$i%$ !#*.%( d% .( ,n!in , d%nid( %n 0 L)%'" d(d( #$

    f  ( x )=∑n=−∞

    C n e2inπ 

     L x

    C n=1

     L

    ∫0

     L

    f ( x )e−2 inπ 

     L  x

    dx

    En!#n"$($ .( '%$i% !#*.%( d% .( ,n!in f  ( x )= x ;0

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    82/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    52

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    T$(n',#$*(d( d% L(.(!%

    S%( , ") n( ,n!in d%nid( %n %. in"%$/(.# d% K0   ∞ ) t 0

    L( "$(n',#$*(d( d% L(.(!% d% , ") %' .( ,n!in f  (%)

    ∫0

    f (t )e−st dt 

     F ( % )=∫0

    f (t )e−st dt 

    ¿ limb #∞∫0

    b

    f (t )e−st 

    dt 

     L {f (t )}= F (%)

    1) f  ( t )=1

     L {f (t )}= L {1 }=limb # ∞

    ∫0

    b

    1∙ e−st 

    dt 

    ¿ limb #∞

    ∫0

    b

    e−st 

    dt 

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    83/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    53

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

    ¿ limb #∞

     [−1s e−st 

    ]b0

    ¿ limb #∞ [−1s e

    −sb

    −( 1s e0

    )]

    ¿ limb #∞

     [−1s e−sb

    +limb #∞

    1

    s   ]¿−1

    s  lim

    b # ∞

    e−sb+

    1

    s

    ¿−1

    s

    limb #∞

    1

    esb  +

    1

    s

     L {1}=1

    s

    D%$i/(d( d% n( "$(n',#$*(d(

    Si  L {f (t ) = F (%)

     L {t n f  ( t ) }=(−1 )n   d( n)

    d% (n )

     F (%)

    U'% .( d%$i/(d( d% n( "$(n',#$*(d( ($( %n!#n"$($

    1) L {t e3t }=   1

    (%−3)2

     L {t eat }=   1(%−a)2

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    84/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    5

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

     L {t e3t }=(−1 )n   d(n)

    d%(n) F (%)

     L {t e3t }=(−1 )1   dd%

     F (%)

    f  ( t )=e3 t 

     L {f (t )}= L {e3t }=   1%−3

     F ( % )=  1

    %−3

     L {te3t }=(−1)   dd% [   1%−3 ]

     L {te3t }=−(%−3 ) (0 )−1(1)(%−3)2

    ¿−  −1

    (%−3)2

    ¿  1

    (%−3)2

    P$i*%$ "%#$%*( d% "$('.(!in

    Si  L {f (t )}= F ( % ) + a∈ 0 , %n"#n!%'>

     L {eat f (t ) }= F ( %−a )

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    85/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    5

    Métodos Matemáticos /2-ene#o-/

     L {eat f (t ) }= L {f ( t )}

    ¿ F (%)

    ¿ F (%−a)

    1)  L {e5 t 

    t 3 }=   3 '

    (%−5)4=

      6

    (%−5)4

     L {e5 t t 3 }= L { f (t )}

    ¿ L {t 3 }

    ¿   3 '(%−5)4

    =   6(%−5)4

  • 8/18/2019 Tarea 3 Meto

    86/86

    /.- Antes 0 $a#ea

    51