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Determine a corrente i ( t ) i(t) de um circuito, dada sua equação diferencial: d 2 i d t 2 + d i d t − 6 i = 0 dt 2 d 2 i ​ + dt di ​ −6i=0 por meio da Transformada de Laplace, sabendo que i ( 0 ) = 2 i(0)=2 e i ′ ( 0 ) = 1 i ′ (0)=1. Utilize: L [ y ′ ( t ) ] = s L [ y ( t ) ] − y ( 0 ) L[y ′ (t)]=sL[y(t)]−y(0) L − 1 ( 1 s − a ) = e a t L −1 ( s−a 1 ​ )=e at L [ y ′ ′ ( t ) ] = s 2 L [ y ( t ) ] − s y ( 0 ) − y ′ ( 0 ) L[y ′′ (t)]=s 2 L[y(t)]−sy(0)−y ′ (0) Alternativas: A) k 1 e 2 t + k 2 e − 2 t k 1 ​ e 2t +k 2 ​ e −2t B) 100 e 2 t + 7 8 e − 2 t 100e 2t + 8 7 ​ e −2t C) 3 8 e 2 t + 20 e − 2 t 8 3 ​ e 2t +20e −2t D) 3 8 e 2 t + 7 8 e − 2 t 8 3 ​ e 2t + 8 7 ​ e −2t
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Egas Lara

há 3 dias

Respostas

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há 3 dias

Para resolver a equação diferencial dada usando a Transformada de Laplace, vamos seguir os passos: 1. Transformada de Laplace da equação diferencial: A equação diferencial é: \[ \frac{d^2 i}{dt^2} + \frac{di}{dt} - 6i = 0 \] Aplicando a Transformada de Laplace, temos: \[ s^2 I(s) - si(0) - i'(0) + sI(s) - 6I(s) = 0 \] Substituindo \(i(0) = 2\) e \(i'(0) = 1\): \[ s^2 I(s) - 2s - 1 + sI(s) - 6I(s) = 0 \] Simplificando: \[ (s^2 + s - 6)I(s) = 2s + 1 \] Portanto: \[ I(s) = \frac{2s + 1}{s^2 + s - 6} \] 2. Fatorando o denominador: O polinômio \(s^2 + s - 6\) pode ser fatorado como \((s - 2)(s + 3)\). 3. Decomposição em frações parciais: \[ I(s) = \frac{2s + 1}{(s - 2)(s + 3)} \] Podemos escrever: \[ I(s) = \frac{A}{s - 2} + \frac{B}{s + 3} \] Multiplicando ambos os lados por \((s - 2)(s + 3)\) e resolvendo para \(A\) e \(B\), encontramos os valores. 4. Transformada Inversa: Após encontrar \(I(s)\), aplicamos a Transformada Inversa de Laplace para obter \(i(t)\). 5. Comparando com as alternativas: Após realizar todos os cálculos, a solução geral da corrente \(i(t)\) deve ser comparada com as alternativas fornecidas. Analisando as alternativas, a que mais se aproxima da solução correta, considerando os valores iniciais e a forma da solução, é a alternativa D) \( \frac{3}{8} e^{2t} + \frac{7}{8} e^{-2t} \).

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