Autor Tema: Problema de transformada inversa de Laplace

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03 Septiembre, 2017, 06:16 pm
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Smagh

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Hola, saludos a todos!
Se me pide calcular: \( L^{-1}[\displaystyle\frac{s^2+1}{s^2-s-6}](t) \)
Para ello considero: \( F(s)=\displaystyle\frac{s^2+1}{s^2-s-6} \)
Derivando obtengo: \( F'(s)=\displaystyle\frac{-s^2-14s+1}{(s^2-s-6)^2}=\displaystyle\frac{-s^2-14s+1}{(s+2)^2(s-3)^2} \)
Aplicándole fracciones parciales a este resultado:  \( F'(s)=\displaystyle\frac{1}{(s+2)^2}-\displaystyle\frac{2}{(s-3)^2} \)
Por otro lado, se tiene que: \( F'(s)=-L[tf(t)](s) \)

Así: \( \displaystyle\frac{1}{(s+2)^2}-\displaystyle\frac{2}{(s-3)^2}=-L[tf(t)](s) \)

\( -tf(t)=L^{-1}[\displaystyle\frac{1}{(s+2)^2}](t)-L^{-1}[\displaystyle\frac{2}{(s-3)^2}](s) \)

\( -tf(t)=te^{-2t}-2te^{3t} \); aplicando que \( L[e^{at}f(t)](s)=L[f(t)](s-a) \)

\( f(t)=2e^{3t}-e^{-2t} \)

Sin embargo, la respuesta es: \( \displaystyle\frac{e^{-2t}-e^{3t}-2cos(t)}{t} \)
He revisado varias veces ya mis cálculos pero no logro ver dónde he cometido algún error por el cual no estoy obteniendo la misma respuesta que el libro  :-\

03 Septiembre, 2017, 09:33 pm
Respuesta #1

Abdulai

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Hola, saludos a todos!
Se me pide calcular: \( L^{-1}[\displaystyle\frac{s^2+1}{s^2-s-6}](t) \)
Para ello considero: \( F(s)=\displaystyle\frac{s^2+1}{s^2-s-6} \)
Derivando obtengo: \( F'(s)=\displaystyle\frac{-s^2-14s+1}{(s^2-s-6)^2}=\displaystyle\frac{-s^2-14s+1}{(s+2)^2(s-3)^2} \)
Aplicándole fracciones parciales a este resultado:  \( F'(s)=\displaystyle\frac{1}{(s+2)^2}-\displaystyle\frac{2}{(s-3)^2} \)
Por otro lado, se tiene que: \( F'(s)=-L[tf(t)](s) \)

Así: \( \displaystyle\frac{1}{(s+2)^2}-\displaystyle\frac{2}{(s-3)^2}=-L[tf(t)](s) \)

\( -tf(t)=L^{-1}[\displaystyle\frac{1}{(s+2)^2}](t)-L^{-1}[\displaystyle\frac{2}{(s-3)^2}](s) \)

\( -tf(t)=te^{-2t}-2te^{3t} \); aplicando que \( L[e^{at}f(t)](s)=L[f(t)](s-a) \)

\( f(t)=2e^{3t}-e^{-2t} \)

No se para qué la derivas, descomponiendo en fracciones simples  \( \dfrac{s^2+1}{s^2-s-6}= 1+\dfrac{2}{s-3}-\dfrac{1}{s+2} \;\;\longrightarrow\;\; \mathcal{L}^{-1}  = \delta(t) +2 e^{3t}-e^{\color{red}-\color{black}2t} \)

CORREGIDO: Gracias iambo


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Sin embargo, la respuesta es: \( \displaystyle\frac{e^{-2t}-e^{3t}-2cos(t)}{t} \)
He revisado varias veces ya mis cálculos pero no logro ver dónde he cometido algún error por el cual no estoy obteniendo la misma respuesta que el libro  :-\

Hay una errata en algún lado, basta "empezar" la transformada de eso, ni siquiera es una función racional.

04 Septiembre, 2017, 12:55 pm
Respuesta #2

I am Bo

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Buenas,
hay una pequeña errata en el exponente del último sumando, debe ser negativo:

\( \mathcal{L}^{-1}  = \delta(t) +2 e^{3t}-e^{-2t} \)

04 Septiembre, 2017, 05:34 pm
Respuesta #3

Smagh

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Gracias por la respuesta! En un principio reduje a fracciones simples la fracción inicial tal como lo hiciste, pero cuando tenía que calcular la transformada inversa de 1 no supe como proceder. Esto es debido a que en mi curso de ecuaciones diferenciales no se trata con la función delta de Dirac. Hoy consulté con mi profesor y me confirmó que la respuesta es la dada por Abdulai, sin embargo no abarcaremos este tipo de problemas.