Enunciado

Em cada um dos problemas de 24 a 27, encontre a transformada de Laplace  Y ( s )   =   £ { y } da solução do problema de valor inicial dado. Será desenvolvido um método para determinar a transformada inversa na Seção 6.3. Você pode querer olhar os problemas de 21 a 24 na Seção 6.1.

y ' ' + 4 y = 1 ,     0 ≤ t ≤ π , 0 ,     π ≤ t ≤ ∞ ;   s e   y 0 = 1 ,   y ' 0 = 0

Passo 1

Escrevendo:

y ' ' + 4 y = 1 ,     0 ≤ t ≤ π , 0 ,     π ≤ t ≤ ∞ ;   s e   y 0 = 1 ,   y ' 0 = 0

Nós temos que:

L y ' ' + 4 y = L f t

Usando a transformação linear de Laplace, com o Corolário 6.2.2 e tendo os valores iniciais, podemos dizer que:

L y ' ' + 4 y = L y ' ' } + 4 L { y = s 2 L y - s y 0 - y ' 0 + 4 L y

L y ' ' + 4 y = s 2 + 4 L y - s

No lado direito da EDO, nós temos que:

L f t = ∫ 0 ∞ f t e - s t d t = ∫ 0 π 1 . e - s t d t + ∫ π ∞ 0 . e - s t d t

Então:

= - e - s t s 0 π + lim A → ∞ ⁡ ∫ π A 0 d t = - e - s t s + 1 s + lim A → ∞ ⁡ 0 = - e - s t s + 1 s

Combinando as equação a esquerda e a direita da igualdade, nós temos que:

s 2 + 4 L y - s = - e - s t s + 1 s

Reorganizando e isolando L y = f ( s ) :

L y = s s 2 + 4 + 1 - e - π s s ( s 2 + 4 )

Resposta

L y = s s 2 + 4 + 1 - e - π s s ( s 2 + 4 )

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Encontre a solução do problema de valor inicial dado.Desenhe os gráficos da solução e do termo não homogêneo; explique a relação entre eles. y ' ' + y = g ( t ) ;y ( 0 ) = 0 ,y ' ( 0 ) = 1 ; g ( t ) =
Nos problemas 3 e 4, suponha que uma função y ( t ) tenha a propriedade y 0 = 1 e y ' 0 = - 1 . Encontre a transformada de Laplace da expressão dada y ' ' - 4 y ' + 5 y
Use o resultado ((d)/(d t)) c o s^2 (t) = - s e n ( 2 t ) e ( 1 ) desta seção para calcular L {c o s ² ( t )} ²
Nos problemas 5 e 6, suponha que uma função tenha a propriedade y 0 = 2 e y ' 0 = 3 . Encontre a transformada de Laplace de y ( t ) , supondo que a função y ( t ) satisfaça a igualdade indicada y ' '
Nos problemas 5 e 6, suponha que uma função tenha a propriedade y 0 = 2 e y ' 0 = 3 . Encontre a transformada de Laplace de y ( t ) , supondo que a função y ( t ) satisfaça a igualdade indicada y ' '