Enunciado

Nos problemas 1-44, encontre F s ou f t como indicado.

22. L - 1 s + 1 2 s + 2 4

Passo 1

Então pessoal, nas seções anteriores do capítulo 7 tínhamos que calcular L f t com base em algumas transformações que chamamos de “básicas”. As transformações são essas aqui ó:

a )   L 1 = 1 s

b )   L t n = n ! s n + 1

c )   L e a t = 1 s - a

d ) L s e n   k t = k s 2 + k 2

e )   L cos ⁡ k t = s s 2 + k 2

f )   L s e n h   k t = k s 2 - k 2

g )   L cosh ⁡ k t = s s 2 - k 2

Em outras palavras, tínhamos o seguinte: o enunciado nos dava a função f t e encontrávamos um resultado em função de s com base nessas transformações aí de cima, certo? Show! Agora o que temos é uma situação OPOSTA, ou seja, a questão nos dá o RESULTADO (em função de s ) e pede para que encontremos f t !

Então o que precisamos fazer é manipular o nosso resultado para escreve-lo no formato de alguma transformação aí de cima (de a ) até g ) ). Fez sentido a ideia? Se não fez, então vem comigo e bora descomplicar isso aí!

Passo 2

O enunciado nos deu a seguinte transformação inversa, pessoal:

L - 1 s + 1 2 s + 2 4

Para não precisarmos ficar escrevendo essa transformação toda hora, vamos só trabalhar com o que está dentro, ok? Vamos chamar o que está dentro de y , ou seja:

y = s 2 + 2 s + 1 s + 2 4

Para simplificarmos isso temos que lembrar láááá de frações parciais, galera!

Para a divisão que temos podemos fazer:

s 2 + 2 s + 1 s + 2 4 = A s + 2 + B s + 2 2 + C s + 2 3 + D s + 2 4

s 2 + 2 s + 1 s + 2 4 = A s + 2 3 + B s + 2 2 + C s + 2 + D s + 2 4

Logo:

s 2 + 2 s + 1 = A s + 2 3 + B s + 2 2 + C s + 2 + 1

s 2 + 2 s + 1 = A s 3 + 6 s 2 + 12 s + 8 + B s 2 + 4 s + 4 + C s + 2 C + 1

Shooow!

Passo 3

Do resultado que encontramos no passo anterior podemos criar um sisteminha, não é mesmo? Logo:

8 A + 4 B + 2 C + 1 = 1 12 A + 4 B + C = 2 6 A + B = 1 A = 0

O que nos permite concluir que:

A = 0

B = 1

C = - 2

D = 1

Sendo assim, temos que:

y = s 2 + 2 s + 1 s + 2 4 = 1 s + 2 2 - 2 . 1 s + 2 3 + 1 s + 2 4

Então nossa transformação vira:

L - 1 s + 1 2 s + 2 4 = L - 1 1 s + 2 2 - 2 . 1 s + 2 3 + 1 s + 2 4

Top!

Passo 4

Se reescrevermos nossa transformação de outra maneira, teremos:

L - 1 1 s + 2 2 - L - 1 2 . 1 s + 2 3 + L - 1 1 6 . 3 ! s + 2 4

Galera, aqui temos algo interessante! TODAS as transformações possuem um resultado particular, que foi discutida no exemplo 6 da seção 7.1 e tem como resultado:

  L t e a t = 1 s - a 2

A primeira transformação dá:

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

A segunda transformação dá:

L - 1 2 . 1 s + 2 3 = - t 2 e - 2 t

E a terceira dá:

L - 1 1 6 . 3 ! s + 2 4 = 1 6 t 3 e - 2 t

Sendo assim, podemos concluir que nosso resultado será:

L - 1 s + 1 2 s + 2 4 = t e - 2 t - t 2 e - 2 t + 1 6 t 3 e - 2 t

E é isso, galera! 😉

Resposta

L - 1 s + 1 2 s + 2 4 = t e - 2 t - t 2 e - 2 t + 1 6 t 3 e - 2 t

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