Enunciado

Calcule a antitransformada de

a ) 6 s 2 - 5 ⋅ s s 2 + 4

b ) 3 s + 4 s 2 + 16

c ) s + 4 s ( s + 2 ) = 2 s - 1 s + 2

Passo 1

Show de bola, galera! Continuando aqui a nossa saga na teoria das transformadas de Laplace, vamos agora para o problema inverso: dadas as transformadas, vamos encontrar as funções que geraram estes valores.

Como são probleminhas bem triviais cuja transformada já está tabelada e é preciso pouco ou nenhum algebrismo para chegar nestes valores conhecidos, vamos resolver uma questão a cada passo.

a)

L - 1 6 s 2 - 5 ⋅ s s 2 + 4 = L - 1 6 ⋅ 1 s 2 - L - 1 5 ⋅ s s 2 + 4 = 6 ⋅ L - 1 1 s 2 - 5 ⋅ L - 1 s s 2 + 2 2

As transformadas inversas já são tabeladas e não é preciso fazer nenhuma manipulação:

L - 1 6 s 2 - 5 ⋅ s s 2 + 4 = 6 ⋅ t - 5 ⋅ cos ⁡ ( 2 t )

Passo 2

b) Vamos começar separando a fração dada em duas e vamos deixar o denominador no formato de uma transformada trigonométrica, assim:

3 s + 4 s 2 + 16 = 3 s s 2 + 4 2 + 4 s 2 + 4 2 = 3 ⋅ s s 2 + 4 2 + 4 s 2 + 4 2

Agora, encontrar a transformada inversa se torna uma atividade trivial:

L - 1 3 s + 4 s 2 + 16 = 3 L - 1 s s 2 + 4 2 + L - 1 4 s 2 + 4 2

L - 1 3 s + 4 s 2 + 16 = 3 cos ⁡ 4 t + sin ⁡ 4 t

Passo 3

c) Nesta transformada, deveríamos ser capazes sozinhos de encontrar o segundo lado da igualdade, mas como o livro nos deu uma colherzinha de chá, já estamos com a separação de uma fração em duas. O nome desta técnica é separação em frações parciais. Se este nome lhe é familiar, mas você não lembra, é só buscar um pouco na memória as técnicas de integração e lembrar que uma destas técnicas consiste na integração por frações parciais. Enfim...

L - 1 s + 4 s s + 2 = L - 1 2 s - 1 s + 2 ⋅ = 2 ⋅ L - 1 1 s - L - 1 1 s + 2

L - 1 s + 4 s s + 2 = 2 ⋅ u t - e - 2 t ⋅ u ( t )

Resposta

a ) L - 1 6 s 2 - 5 ⋅ s s 2 + 4 = 6 ⋅ t - 5 ⋅ cos ⁡ 2 t u ( t )

b )   L - 1 6 s 2 - 5 ⋅ s s 2 + 4 = [ 6 ⋅ t - 5 ⋅ cos ⁡ 2 t ] u ( t )

c )   L - 1 s + 4 s s + 2 = 2 - e - 2 t u ( t )