Enunciado

Calcule a transformada de Laplace de

c )   1 + 3 ⋅ e - 2 t u ( t )

Passo 1

Show de bola, galera! Vamos prosseguir nossa curta jornada de calcular as transformadas de Laplace pela definição (Sim, é muito tedioso fazer isso todas as vezes e isso é apenas no começo, te garanto!)

Vamos começar aplicando a definição à função dada:

L 1 + 3 e - 2 t = ∫ 0 ∞ 1 + 3 e - 2 t ⋅ e - s t d t = ∫ 0 ∞ e - s t d t + ∫ 0 ∞ 3 e - s + 2 t d t

Passo 2

Como estamos trabalhando com integrais impróprias, ou seja, aquelas que têm infinito em um dos extremos, teremos que utilizar limites para calcular. Isso é feito utilizando uma mudança de variável tão simples e iremos mostrar como se faz:

∫ 0 ∞ e - s t d t + ∫ 0 ∞ 3 e - s + 2 t d t = lim A → ∞ ⁡ ∫ 0 A e - s t d t +   lim A → ∞ ⁡ ∫ 0 A 3 e - s + 2 t d t

= lim A → ∞ ⁡ e - s t - s + 3 ⋅ e - s + 2 t - s + 2 t = 0 t = A = lim A → ∞ ⁡ - e - s A s - 3 ⋅ e - s + 2 ⋅ A s + 2 + e - s ⋅ 0 s + e - s + 2 ⋅ 0 s + 2  

Considerando que a função original é multiplicada por u(t), significa que ela só admite valores diferentes de zero para t > 0 , assim, s > 0 . Logo, os expoentes das 2 primeiras frações tendem a - ∞ . Com isso, estas mesmas 2 frações tendem a zero, restando apenas as 2 últimas:

lim A → ∞ ⁡ - e - s A s - 3 ⋅ e - s + 2 ⋅ A s + 2 + e - s ⋅ 0 s + 3 ⋅ e - s + 2 ⋅ 0 s + 2 = 1 s + 3 ⋅ 1 s + 2

Passo 3

Considerando que a função original é multiplicada por u(t), significa que ela só admite valores diferentes de zero para t > 0 , assim, s > 0 . Logo, os expoentes das 2 primeiras frações tendem a - ∞ . Com isso, estas mesmas 2 frações tendem a zero, restando apenas as 2 últimas:

lim A → ∞ ⁡ - e - s A s - 3 ⋅ e - s + 2 ⋅ A s + 2 + e - s ⋅ 0 s + 3 ⋅ e - s + 2 ⋅ 0 s + 2 = 1 s + 3 ⋅ 1 s + 2

Resposta

L 1 + 3 ⋅ e - 2 t u t = 1 s + 3 s + 2