Enunciado

Determine a transformada de Laplace de:

  1. cos (omega t + theta)
  2. sen (omega t + theta)

Passo 1

Antes de sair buscando as transformadas de Laplace desse seno e cosseno como pedido, vamos já lembrando de que nós apenas conhecemos a transformada desse seno e cosseno aqui:

L {cos (a t)} = (s)/(s^2 + a^2)

E

L {sen (a t)} = (a)/(s^2 + a^2)

Então seria interessante a gente transformar aquele cosseno e seno da soma em forma que aparece um único argumento neles. Como podemos fazer isso? SIM! Lembrando-se da trigonometria! Então venha comigo!

Passo 2

L e t r a A :

O cosseno da soma, se você não se recorda, é assim veja:

cos (x + y) = cos (x) cos (y) - sin (x) sin (y)

Lembrou? Então, no nosso caso...

cos (omega t + theta) = cos (omega t) cos (theta) - sin (omega t) sin (theta)

Perceba que apareceu o cosseno e o seno do jeito que a gente quer! Agora é só aplicar Laplace em todo mundo:

L {cos (omega t + theta)} = L {cos (omega t) cos (theta) - sin (omega t) sin (theta)} ->

L {cos (omega t + theta)} = L {cos (omega t) cos (theta)} - L {sin (omega t) sin (theta)}

Os que possuem theta não possuem a variável t , o que significa que eles são constantes! Isso mesmo! Como - 1 ou 3 . Logo, eles podem sair da transformada:

L {cos (omega t + theta)} = cos (theta) L {cos (omega t)} - sin (theta) L {sin (omega t)}

Então, aplicando a Laplace do cosseno e seno:

L {cos (omega t + theta)} = cos (theta) (s)/(s^2 + omega^2) - sin (theta) (omega)/(s^2 + omega^2) ->

L {cos (omega t + theta)} = (s cos (theta) - omega sin (theta))/(s^2 + omega^2)

Passo 3

L e t r a B :

Lembrando-se da fórmula para o seno da soma agora...

sen (x + y) = sin (x) cos (y) + cos (x) sin (y)

Logo...

sen (omega t + theta) = sin (omega t) cos (theta) + cos (omega t) sin (theta)

Aplicando novamente Laplace...

L {sen (omega t + theta)} = cos (theta) L {sin (omega t)} + sin (theta) L {cos (omega t)} ->

L {sen (omega t + theta)} = cos (theta) (omega)/(s^2 + omega^2) + sin (theta) (s)/(s^2 + omega^2) ->

L {cos (omega t + theta)} = (s sin (theta) + omega cos (theta))/(s^2 + omega^2)

Resposta

L {cos (omega t + theta)} = (s sin (theta) + omega cos (theta))/(s^2 + omega^2) e

L {cos (omega t + theta)} = (s cos (theta) - omega sin (theta))/(s^2 + omega^2)

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