Represente por uma integral cosseno ou uma integral seno adequada.
f)
f)
Passo 1
Beleza, vamos lá! O que a gente precisa fazer aqui é representar a função
usando uma integral que envolva funções seno ou cosseno. Isso faz parte do estudo de transformadas de Fourier, que ajudam a decompor funções em combinações de ondas senoidais e cossenoidais. Vamos precisar identificar se a função é par ou ímpar para escolher entre seno ou cosseno na integral.
Passo 2
Primeiro, vamos verificar se a função
é par ou ímpar. Uma função é par se
e ímpar se
.
Calculando:
Então,
, o que significa que a função é ímpar.
Passo 3
Como a função é ímpar, a representação dela será feita usando uma integral de seno. A transformada de Fourier para funções ímpares envolve senos porque os senos também são funções ímpares, o que facilita a decomposição.
Passo 4
A transformada de Fourier de uma função ímpar
é dada por:
onde
é a transformada de Fourier da função
.
Passo 5
Agora, vamos calcular a transformada de Fourier
para
. A fórmula para
é:
Mas como
é ímpar, podemos simplificar para:
Passo 6
Vamos resolver a integral:
Essa integral é conhecida e pode ser resolvida usando integração por partes ou tabelas de integrais:
Portanto:
Passo 7
Finalmente, substituímos
na representação da transformada de Fourier:
Resposta
A função
pode ser representada pela integral de seno:
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d) <span class=“math-inline “>
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.566ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“25.887ex” height=“2.32ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -775.2 11442 1025.2”><title>f(x) = e^(-x) cos(x), x > 0</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D453” d=“M118 -162Q120 -162 124 -164T135 -167T147 -168Q160 -168 171 -155T187 -126Q197 -99 221 27T267 267T289 382V385H242Q195 385 192 387Q188 390 188 397L195 425Q197 430 203 430T250 431Q298 431 298 432Q298 434 307 482T319 540Q356 705 465 705Q502 703 526 683T550 630Q550 594 529 578T487 561Q443 561 443 603Q443 622 454 636T478 657L487 662Q471 668 457 668Q445 668 434 658T419 630Q412 601 403 552T387 469T380 433Q380 431 435 431Q480 431 487 430T498 424Q499 420 496 407T491 391Q489 386 482 386T428 385H372L349 263Q301 15 282 -47Q255 -132 212 -173Q175 -205 139 -205Q107 -205 81 -186T55 -132Q55 -95 76 -78T118 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597Z”></path></g></g></g></svg></mjx-container></span></div>
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465 391Q454 404 425 404Q412 404 406 402Q368 386 350 336Q290 115 290 78Q290 50 306 38T341 26Q378 26 414 59T463 140Q466 150 469 151T485 153H489Q504 153 504 145Q504 144 502 134Q486 77 440 33T333 -11Q263 -11 227 52Q186 -10 133 -10H127Q78 -10 57 16T35 71Q35 103 54 123T99 143Q142 143 142 101Q142 81 130 66T107 46T94 41L91 40Q91 39 97 36T113 29T132 26Q168 26 194 71Q203 87 217 139T245 247T261 313Q266 340 266 352Q266 380 251 392T217 404Q177 404 142 372T93 290Q91 281 88 280T72 278H58Q52 284 52 289Z”></path></g><g data-mml-node=“TeXAtom” data-mjx-texclass=“ORD” transform=“translate(2188,0)”><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(0 -0.5)”><path data-c=“7C” d=“M139 -249H137Q125 -249 119 -235V251L120 737Q130 750 139 750Q152 750 159 735V-235Q151 -249 141 -249H139Z”></path></g></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(2743.8,0)”><path data-c=“3E” d=“M84 520Q84 528 88 533T96 539L99 540Q106 540 253 471T544 334L687 265Q694 260 694 250T687 235Q685 233 395 96L107 -40H101Q83 -38 83 -20Q83 -19 83 -17Q82 -10 98 -1Q117 9 248 71Q326 108 378 132L626 250L378 368Q90 504 86 509Q84 513 84 520Z”></path></g><g data-mml-node=“mi” transform=“translate(3799.6,0)”><path data-c=“1D70B” d=“M132 -11Q98 -11 98 22V33L111 61Q186 219 220 334L228 358H196Q158 358 142 355T103 336Q92 329 81 318T62 297T53 285Q51 284 38 284Q19 284 19 294Q19 300 38 329T93 391T164 429Q171 431 389 431Q549 431 553 430Q573 423 573 402Q573 371 541 360Q535 358 472 358H408L405 341Q393 269 393 222Q393 170 402 129T421 65T431 37Q431 20 417 5T381 -10Q370 -10 363 -7T347 17T331 77Q330 86 330 121Q330 170 339 226T357 318T367 358H269L268 354Q268 351 249 275T206 114T175 17Q164 -11 132 -11Z”></path></g></g></g></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(7525.6,0) translate(0 250)”></g></g></g></g></svg></mjx-container></span></div>
</body></html>
Resolva a equação integral dada em relação à função
.
b)
b)
<html><head></head><body><div>Determine as representações da função por uma integral cosseno e uma integral seno.<br>
a) <span class="math-inline ">
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.566ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“28.857ex” height=“2.497ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -853.7 12755 1103.7”><title>f(x) = e^(-k x), k > 0, x > 0</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D453” d=“M118 -162Q120 -162 124 -164T135 -167T147 -168Q160 -168 171 -155T187 -126Q197 -99 221 27T267 267T289 382V385H242Q195 385 192 387Q188 390 188 397L195 425Q197 430 203 430T250 431Q298 431 298 432Q298 434 307 482T319 540Q356 705 465 705Q502 703 526 683T550 630Q550 594 529 578T487 561Q443 561 443 603Q443 622 454 636T478 657L487 662Q471 668 457 668Q445 668 434 658T419 630Q412 601 403 552T387 469T380 433Q380 431 435 431Q480 431 487 430T498 424Q499 420 496 407T491 391Q489 386 482 386T428 385H372L349 263Q301 15 282 -47Q255 -132 212 -173Q175 -205 139 -205Q107 -205 81 -186T55 -132Q55 -95 76 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