Enunciado
Cálculo - Boyce - Equações Diferenciais - Ed: 10º - Capítulo 6.1 - Ex. 17
Em cada um dos problemas de 15 a 20, use integração por partes para encontrar a transformada de Laplace da função dada; é um inteiro positivo e é uma constante real.
17.
Passo 1
Começamos aplicando a transformada na função dada:
Podemos escrever o cosseno hiperbólico como uma soma de exponenciais da seguinte maneira:
A integral vai ficar o seguinte:
Resolvendo o produto:
E separando em duas integrais:
Passo 2
Agora a gente resolve uma de cada vez usando método de integração por partes:
Na primeira, vamos chamar de e de . Vamos também, substituir o por A e aplicar o limite, já que a integral é impropria, ela fica:
Agora integramos a última parte:
Ao aplicarmos os limites, a exponencial pode explodir no infinito, vamos então colocar uma condição para que ela tenda para zero quando :
Com isso, as exponenciais somem, a integral fica o seguinte:
Passo 3
Fazemos o mesmo para a outra integral que precisamos resolver. Escrevemos o limite de , chamamos de e de para a integração por partes ficar:
Resolvendo a última integral:
Vamos colocar de novo uma condição para que as exponenciais não façam a integral divergir:
Juntando com a condição de antes, nossa condição final vai ser:
Agora quando a gente substituir os limites de integração, as exponenciais serão zero, e vai sobrar o seguinte:
Passo 4
Substituindo os nossos resultados lá na equação da transformada: