lunes, mayo 02, 2011

COMPLEMENTO 3.5

La función escalón unitario o función de Heaviside $ H: [0, + \infty[ \rightarrow$   $ \mbox{$I \hspace{-1.3mm} R$}$$ $ se define como

\begin{displaymath}

H(t-a) =

\begin{cases}

0 & \text{Si $0 \leq t < a$} \\

1 & \text{Si $t \geq a$} \\

\end{cases}

\end{displaymath}
Observación: la función de heaviside se definio sobre el intervalo $ [0,+ \infty[$, pues esto es suficiente para la transformada de Laplace. En un sentido más general $ H(t-a)=0$ para $ t < a$.
Ejemplo
Trazar la gráfica de la función $ f(t)=H(t-1)$.
Solución
La función $ f(t)$ está dada por

\begin{displaymath}

f(t) =

\begin{cases}

0 & \text{Si $0 \leq t < 1$\ } \\

1 & \text{Si $t \geq 1$} \\

\end{cases}

\end{displaymath}
y su gráfica se muestra en la figura


Cuando la función de Heaviside $ H(t-a)$ se multilplica por una función $ f(t)$, definida para $ t

\geq 0$, ésta función se desactiva en el intervalo $ [0,a]$, como muestra en siguiente ejemplo.
Ejemplo
Trazar la gráfica de la función $ f(t) = Sen(t) H(t-2 \pi)$.
Solución
La función está dada por

\begin{displaymath}

f(t) =

\begin{cases}

0 & \text{Si $0 \leq t < 2 \pi$} \\

Sen(t) & \text{Si $t \geq 2 \pi$} \\

\end{cases}

\end{displaymath}


 La función de Heaviside puede utilizarse para expresar funciones continuas a trozos de una manera compacta, como se muestra en el siguiente ejemplo.
Ejemplo
Use la función de Heaviside para reescribir la función

\begin{displaymath}

f(t)=

\begin{cases}

g(t) & \text{Si $0 \leq < a$\ } \\

h(t) & \text{Si $t \geq a$} \\

\end{cases}

\end{displaymath}
Solución
Para reescribir la función basta usar la definición de la función Heaveside


$\displaystyle f(t)$ $\displaystyle =$ \begin{displaymath}\begin{cases}

g(t) - g(t) \cdot 0 + h(t) \cdot 0 & \text{Si $...

...) \cdot 1 + h(t) \cdot 1 & \text{Si $t \geq a$} \\

\end{cases}\end{displaymath}

$\displaystyle =$ $\displaystyle g(t) - g(t)H(t-a) + h(t)H(t-a)$

Observación: la función
\begin{displaymath}

f(t) =

\begin{cases}

p(t) & \text{Si $0 \leq t < a$\ } \\...

...q t < b$\ } \\

r(t) & \text{Si $t \geq b$} \\

\end{cases}

\end{displaymath}
se escribe usando la función de Heaviside como
$\displaystyle f(t) = p(t) + \left( q(t) - p(t) \right) H(t-a) + \left( r(t) - q(t) \right) H(t-b)

$

No hay comentarios.:

Publicar un comentario