Use transformadas de Laplace para resolver os seguintes problemas de valor inicial:
Passo 1
Vamos aplicar transformada de Laplace na equação:
Vamos chamar:
E, como:
Temos:
E também, como:
Temos:
Então nossa equação vai ficar:
Vamos organizar isso agora.
Passo 2
Deixando o isolado de um lado, temos:
Agora vamos encontrar a solução a partir da inversa.
Passo 3
Assim, a solução será:
Vamos resolver as duas últimas inversas e depois olhar para primeira. Temos que:
Logo:
Também conhecemos a outra, como:
Temos que:
Mas e essa transformada aqui:
Como calcular??
Bem, repare que:
Pelo produto convolução, temos:
Com:
Então, para e , temos:
Assim:
Vamos calcular essa integral então. Temos que:Logo:
A parte com , pode ser retirada da integral, pois fica como se fosse uma constante:
OK, agora as coisas melhorar para gente (não muito hahaha). Vamos usar duas propriedades do seno e cosseno aqui:
Assim:
Além disso:
Ufa! Agora é só substituir:
Para simplificar mais, como:
Temos:
Não podemos esquecer daquele 1/3 que tava multiplicando! Então:
Agora vamos escrever a solução.
Passo 4
Já dava até para ter esquecido o que a gente fez na EDO, mas aqui a gente te lembra, tínhamos:
Com:
Assim, substituindo:
Ufa!