Enunciado

Calcule a transformada de Laplace de

a ) t * e^(- 2 t) u ( t )

b ) u ( t - 3 )

c ) f (t) = {[[1 , 0 < t < 2],[0 , c c]])

Passo 1

Partiu, resolver um conjuntinho de exercícios de transformadas de Laplace. O foco destes 3 exercícios é trabalhar a propriedade da translação. Tanto no tempo quanto na frequência. Sendo assim, vamos lá:

a) Se há uma exponencial no tempo, deveremos fazer uma translação no domínio da frequência. Neste caso, vamos pegar a transformada de “t” e substituir tudo o que tem “s” por “s+2”:

= L [t] = (1)/(s) => L [t * e^(- 2 t)] = (1)/(s + 2)

Passo 2

b) Aqui, temos uma translação, ou deslocamento como vocês preferirem. E essa translação é no domínio do tempo, isso significa que deverá existir uma exponencial no domínio da frequência. Via de regra, a translação no domínio do tempo deve ter a forma f (t - a) u ( t - a ) , mas como temos uma constante, no caso “1”, multiplicando a função de Heaviside (u(t)), então vamos focar apenas nesta.

L [u (t)] = (1)/(s) => L [u (t - 3)] = (1)/(s) * e^(- 3 s)

Passo 3

Finalmente, temos uma função que é dada por partes. Como só envolve uma constante, vamos expressá-la como uma combinação de funções de Heaviside:

f (t) = 1 * [u (t - 0) - u (t - 2)] + 0 * u (t - 2)

f (t) = u (t) - u ( t - 2 )

Agora, percebamos um detalhe: a segunda função de Heaviside tem uma translação temporal. Primeiro devemos conhecer a transformada da função de Heaviside sem translação:

L [u (t)] = (1)/(s)

L [u (t) - u (t - 2)] = (1)/(s) - (1)/(s) * e^(- 2 s)

Resposta

a ) L [t * e^(- 2 t)] = [(1)/(s + 2)] u ( t )

b ) L [u (t - 3)] = [(1)/(s) * e^(- 3 s)] u ( t )

c ) L [u (t) - u (t - 2)] = [(1)/(s) - (1)/(s) * e^(- 2 s)] u ( t )