EJERCICIO 1 / 5Respuesta comprobable
Tu reto 1.
En y=1−e^(−4t), ¿cuál es la constante de tiempo?
- PISTA 1
Una pista
Escribe e^(−t/τ).
Un desarrollo posible.
La constante de tiempo se define comparando el exponente con −t/τ.
En −4t tenemos 1/τ=4; despejamos τ=1/4.
Por tanto τ=0,25 unidades de tiempo, las mismas usadas para t.
EJERCICIO 2 / 5Respuesta comprobable
Tu reto 2.
Respuesta libre x=6e^(−2t): ¿valor inicial?
Un desarrollo posible.
El valor inicial corresponde al tiempo t=0.
Sustituimos en x=6e^(−2t): el exponente queda −2·0=0.
EJERCICIO 3 / 5Respuesta comprobable
Tu reto 3.
Para y′+5y=10 con respuesta estable, ¿valor de equilibrio?
- PISTA 1
Una pista
Anula la derivada.
Un desarrollo posible.
En un equilibrio la derivada de y vale cero.
La ecuación y′+5y=10 se reduce a 5y_eq=10.
Dividir entre cinco da y_eq=2.
El coeficiente positivo cinco hace que las desviaciones decaigan como e^(−5t).
EJERCICIO 4 / 5Respuesta comprobable
Tu reto 4.
¿Qué porcentaje aproximado del valor final alcanza 1−e^(−t/τ) en t=τ? Usa 63,2 con tolerancia 0,1 %.
- PISTA 1
Una pista
Calcula 100(1−e⁻¹).
Un desarrollo posible.
Evaluamos el argumento de la exponencial en t=τ: −t/τ=−1.
La fracción recorrida es 1−e⁻¹≈0,63212056.
Multiplicamos por cien para expresarla como porcentaje: aproximadamente 63,212 %, que se redondea a 63,2 %.
EJERCICIO 5 / 5Razonamiento · revisión personal
Tu reto 5.
Separa respuesta libre y forzada de x′=Ax+Bu.
- PISTA 1
Una pista
Observa cuál depende de x₀ y cuál de u.
Un desarrollo posible.
La respuesta libre resuelve x′=Ax sin entrada y conserva el estado inicial: e^(At)x₀.
La respuesta forzada de estado cero es la integral de e^(A(t−v))Bu(v) desde v=0 hasta v=t.
Sumar ambas cumple la ecuación por linealidad y deja x(0)=x₀, pues la integral en un intervalo de longitud cero vale cero.