ANÁLISE COMPLEXA E EQUAÇÕES DIFERENCIAIS AULA TEÓRICA DE MAIO DE 2017

Documentos relacionados
ÁLGEBRA LINEAR A FICHA 7

Análise Complexa e Equações Diferenciais Guia 9 João Pedro Boavida. 23 a 30 de Novembro

TRANSFORMADA DE LAPLACE E PVI

Aula 05 Transformadas de Laplace

Aula 05 Transformadas de Laplace

Representação e Análise de Sistemas Dinâmicos Lineares Componentes Básicos de um Sistema de Controle

Aula 3. Carlos Amaral Fonte: Cristiano Quevedo Andrea

Fundamentos de Controle

ANÁLISE COMPLEXA E EQUAÇÕES DIFERENCIAIS AULA TEÓRICA DE NOVEMBRO DE dt + a 0(t)y = 0

Análise Complexa e Equações Diferenciais 2 ō Semestre 2013/2014

6 Valores e Vectores Próprios de Transformações Lineares

Sistemas de Equações Diferenciais Lineares

2. Modelos Lineares de Espaço de Estados. e resposta ao impulso. Método para o cálculo das soluções: através do uso de transformadas de Laplace

ANÁLISE COMPLEXA E EQUAÇÕES DIFERENCIAIS AULA TEÓRICA DE ABRIL DE 2011

Análise Complexa e Equações Diferenciais 1 ō Semestre 2016/2017

Controle. Transformada Laplace básico

ANÁLISE MATEMÁTICA IV EQUAÇÕES DIFERENCIAIS DE PRIMEIRA ORDEM ESCALARES E FORMAS CANÓNICAS DE JORDAN. tet + t

G3 de Álgebra Linear I

Sistemas lineares. Aula 6 Transformada de Laplace

Parte 3 - Produto Interno e Diagonalização

Universidade Federal do Pará Instituto de Tecnologia. Cálculo III. Campus de Belém Curso de Engenharia Mecânica

ficha 4 valores próprios e vectores próprios

UFRGS INSTITUTO DE MATEMÁTICA E ESTATÍSTICA Programa de Pós-Graduação em Matemática Aplicada Prova Escrita - Processo Seletivo 2017/2 - Mestrado

ANÁLISE COMPLEXA E EQUAÇÕES DIFERENCIAIS. Apresente e justifique todos os cálculos

Instituto Superior Técnico Departamento de Matemática Última actualização: 3/Dez/2003 ÁLGEBRA LINEAR A

Álgebra Linear. Determinantes, Valores e Vectores Próprios. Jorge Orestes Cerdeira Instituto Superior de Agronomia

Aula 1 Análise Complexa e Equações Diferenciais 2 o Semestre 2018/19 Cursos: LEIC-A MEBiol MEAmbi MEEC MEQ

ANÁLISE COMPLEXA E EQUAÇÕES DIFERENCIAIS AULA TEÓRICA DE ABRIL DE 2016

Análise Complexa e Equações Diferenciais 2 ō Semestre 2012/2013

Álgebra Linear e Geometria Analítica. Valores Próprios e Vectores Próprios

(c) apenas as afirmações (II) e (III) são necessariamente verdadeiras;

Introdução aos Circuitos Elétricos

Sistemas de Controle 1

(b) A não será diagonalizável sobre C e A será diagonalizável sobre R se, e

g(s, X n s )ds + t f (s, X s ) 2 ds <, P-q.s. t f (s, X s )db s, t 0.

Modelos Matematicos de Sistemas

Controle de Processos Aula: Função de transferência, diagrama de blocos, polos e zeros

ÁLGEBRA LINEAR I - MAT0032

II. REVISÃO DE FUNDAMENTOS

Circuitos Elétricos II

Circuitos Elétricos II

Exercício: Identifique e faça um esboço do conjunto solução da. 3x xy + y 2 + 2x 2 3y = 0

exercícios de álgebra linear 2016

TÓPICOS. Valores e vectores próprios. Equação característica. Matrizes semelhantes. Matriz diagonalizável. Factorização PDP -1

G4 de Álgebra Linear I

EXAMES DE ANÁLISE MATEMÁTICA III

FORMA CANÔNICA DE JORDAN

Estabilidade de sistemas de controle lineares invariantes no tempo

Estabilidade de sistemas de controle lineares invariantes no tempo

Diagonalização. Operador diagonalizável

Modelagem Matemática de Sistemas

Cálculo Diferencial e Integral 2 Formas Quadráticas

Álgebra Linear II - Poli - Gabarito Prova SUB-tipo 00

Álgebra Linear (MAT-27) Ronaldo Rodrigues Pelá. 21 de outubro de 2011

AUTOVALORES E AUTOVETORES

CONTROLO LINEAR. Mestrado em Matemática e Aplicações. Universidade de Aveiro

Sinais e Sistemas Unidade 5 Representação em domínio da frequência para sinais contínuos: Transformada de Laplace

c + 1+t 2 (1 + t 2 ) 5/2 dt e 5 2 ln(1+t2 )dt (1 + t 2 ) 5/2 dt (c 5/2 + (1 + t 2 ) 5/2 (1 + t 2 ) 5/2 dt ϕ(t) = (1 + t 2 ) 5/2 (1 + t).

Análise Complexa e Equações Diferenciais 2 o Semestre 2014/2015

Circuitos de Primeira Ordem

Tópicos de Álgebra Linear Verão 2019 Lista 4: Formas de Jordan

Algebra Linear. 1. Revisitando autovalores e autovetores. 2. Forma Diagonal e Forma de Jordan. 2.1 Autovalores distintos. 2.2 Autovalores complexos

Ficha de Trabalho 09 e 10

Tópicos para a resolução do exame de Álgebra de 11 de Janeiro de 2000 (1ª Chamada)

Valores e vectores próprios

ANÁLISE DE SISTEMAS LINEARES NO ESPAÇO DE ESTADOS

Modelos Matemáticos de Sistemas

Ficha de Exercícios nº 3

Álgebra Linear - Exercícios resolvidos

depende apenas da variável y então a função ṽ(y) = e R R(y) dy

Sistemas lineares. Aula 7 Transformada Inversa de Laplace

Definição (6.1): Definimos equação diferencial como uma qualquer relação entre uma função e as suas derivadas.

! " # $ % & ' # % ( # " # ) * # +

Escola Politécnica Universidade de São Paulo

FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO LEEC EXERCÍCIOS DE ÁLGEBRA

ÁLGEBRA LINEAR I - MAT0032

Algebra Linear. 1. Funções de Matriz Quadrada 1.1. Teorema de Cayley-Hamilton. pag.1 Teoria de Sistemas Lineares Aula 8. c Reinaldo M.

Aula 6 Transformada de Laplace

MAT2458 ÁLGEBRA LINEAR PARA ENGENHARIA II 2 a Prova - 2 o semestre de T ( p(x) ) = p(x + 1) p(x), (a) 8, (b) 5, (c) 0, (d) 3, (e) 4.

Álgebra Linear. Curso: Engenharia Electrotécnica e de Computadores 1 ō ano/1 ō S 2006/07

Álgebra Linear Diagonalização de Operadores

MAT-27 Lista-09 Outubro/2011

P4 de Álgebra Linear I de junho de 2005 Gabarito

Análise Complexa e Equações Diferenciais Guia 3 João Pedro Boavida. 21 a 28 de Setembro

ÁLGEBRA LINEAR - MAT0024

X. MÉTODOS DE ESPAÇO DE ESTADOS

Circuitos Elétricos II

ANÁLISE MATEMÁTICA IV LEEC SÉRIES, SINGULARIDADES, RESÍDUOS E PRIMEIRAS EDO S. disponível em

Aulas n o 22: A Função Logaritmo Natural

ANÁLISE COMPLEXA E EQUAÇÕES DIFERENCIAIS AULA TEÓRICA DE ABRIL DE Se y representa a posição de um corpo, o seu movimento é dado por

Forma Canônica de Matrizes 2 2

A Derivada. Derivadas Aula 16. Alexandre Nolasco de Carvalho Universidade de São Paulo São Carlos SP, Brazil

Universidade Federal do Rio de Janeiro COPPE Programa de Engenharia Química 2014/1

Autovalores e Autovetores Determinante de. Motivando com Geometria Definição Calculando Diagonalização Teorema Espectral:

MAT3458 ÁLGEBRA LINEAR II 2 a Lista de Exercícios 2 o semestre de 2018

G3 de Álgebra Linear I

Valores e vectores próprios

= 2 sen(x) (cos(x) (b) (7 pontos) Pelo item anterior, temos as k desigualdades. sen 2 (2x) sen(4x) ( 3/2) 3

Transcrição:

ANÁLISE COMPLEXA E EQUAÇÕES DIFERENCIAIS AULA TEÓRICA 3 7 DE MAIO DE 27 A = 2 2 2 A matriz tem como valor próprio λ = 2 (triplo. Para os vectores próprios: { z = y + z = v = A matriz não é diagonalizável, e precisamos de dois vectores adicionais para completar uma base para R 3. Resolvemos primeiro (A 2I w = v, e obtemos w : x y z = { y + z = z = w = Resolvemos depois (A 2I w = w, e obtemos w 2 : x y z = { y + z = z = w 2 =

2 Como A v = 2 v A w = v + 2 w A w 2 = w + 2 w 2 na base { v, w, w 2 } a transformação associada a A tem representação J = 2 2 2 e então A = S J S = 2 2 2 e At = S e Jt S = S e 2 2 2 t S = S e 2t te 2t t 2 2 e2t e 2t te 2t e 2t S x = e At v e as colunas de e At dão soluções (linearmente independentes do sistema. Se os valores próprios de A forem complexos, e At = S e Jt S vai ter entradas reais (note-se que S tem também entradas complexas. Para escrever a forma canónica de Jordan J para uma dada matriz A: - Pomos na diagonal principal de J os valores próprios de A (tomando em consideração as suas multiplicidades algébricas. - Na diagonal imediatamente acima da principal, as entradas só podem ser ou. Formam-se dessa maneira blocos de Jordan, em número igual à soma das multiplicidades geométricas de todos os valores próprios de A. - As outras entradas da matriz J são todas nulas.

3 Suponhamos que A tem como valores próprios λ, com multiplicidade algébrica λ 2, com multiplicidade algébrica 2 e multiplicidade geométrica 2 λ 3, com multiplicidade algébrica 2 e multiplicidade geométrica A forma canónica de Jordan para A fica então λ λ 2 λ 2 λ 3 λ 3 O número de blocos de Jordan para cada λ é igual à sua multiplicidade geométrica. J é a representação de A numa base { v, v 2, v 3, v 4, w} λ, com multiplicidade algébrica 2 e multiplicidade geométrica λ 2, com multiplicidade algébrica 3 e multiplicidade geométrica 2 A forma canónica de Jordan fica λ λ λ 2 λ 2 λ 2 e há uma base { v, w, v 2, v 3, w 2 }.

4 Podemos também fazer, equivalentemente: λ λ λ 2 λ 2 λ 2 que corresponde a uma base { v, w, v 2, w 2, v 3 }. A ordem dos blocos de Jordan deve ser consistente com a ordem das colunas na matriz de mudança de base S. SISTEMAS LINEARES NÃO HOMOGÉNEOS São da forma d x dt = A x + g(t x(t = x Para resolver: d x A x = g dt At d x e dt A e At x = e At g d dt [ ] e At x = e At g t t d [ ] t e As x(s ds = e As g(s ds ds t

5 e At x(t e At x(t = t t e As g(s ds (Note-se que A comuta com e At. Obtemos deste modo a Fórmula de Variação dos Parâmetros: t x(t = e A(t t x + e A(t s g(s ds t Esta fórmula mostra que a solução geral de um sistema não homogéneo é dada pela soma da solução do sistema homogéneo associado com uma solução particular do sistema não homogéneo. ( d x dt = x( = ( 2 A matriz A = x + ( 2 ( 2 tem como valores próprios λ = e λ 2 = 2. Vectores próprios: Para λ =, obtemos ( v = ( y = ( x y = ( x Para λ 2 = 2, obtemos ( v 2 = ( x + y = ( x y = ( x x

6 S = ( e portanto e At = S e Jt S = ( ( e t ( e 2t o que implica ( e t e = = 2t e t e 2t x(t = e At ( t ( + e A(t s 2 ds = e t + t e t s e 2(t s e t s e 2(t s 2 ds = et + e t s 2 e2(t s 2 e2(t s s=t s= = 3 2 + 2et + 2 e2t 2 + 2 e2t

7 TRANSFORMAÇÃO DE LAPLACE Para certas funções reais de variável real f : [, + [ R, definimos a transformada de Laplace F = L[f] : C C por F (s = f(t e st dt A transformada só está definida para os valores de s C tais que o integral impróprio seja convergente. (Nota: As funções f para as quais definimos a transformada de Laplace são as seccionalmente contínuas e de tipo exponencial. Esta última condição significa que existem constantes reais α e c tais que, para qualquer t R, f(t c e αt. Se f =, temos L[f](s = e st dt = lim R + e st s [ ] = lim e sr = R + s s t=r t= A transformada é válida para Re s >. Se f = e at (com a R, temos L[f](s = e at e st dt = [ ] lim e (s ar R + s a = s a

8 A transformada é válida para Re s > a. Se f = sen (at (com a R, temos L[f](s = L[sen (at](s = Im = Im lim R + e (s iat (s ia R e iat e st dt = Im s + ia = Im s ia s 2 + a 2 = a s 2 + a 2 A transformada é válida para Re s >. O último passo não é directo, porque s pode ter parte imaginária, mas a fórmula está correcta porque, fazendo o integral por partes duas vezes, obtemos: L[sen (at](s = sen (at e st dt = R lim sen (at e st dt R + = lim R + = lim R + (sen (at e st s (sen (at e st s R R R a cos (at e st s dt a cos (at e st R R s 2 a 2 sen (at e st s 2 dt = a s 2 a2 L[sen (at](s s2 Onde o último passo só é válido para Re s > (nos outros casos os limites mostrados não existem. Resolvendo a equação obtida em ordem a L[sen (at](s, obtemos a fórmula anterior.

9 Se f = cos (at (com a R, temos L[f](s = Re e iat e st dt = Re A transformada é válida para Re s >. s ia = s s 2 + a 2