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  <name>La Transformada Inversa de Laplace</name> 
  
  <metadata>
  <md:version>2.8</md:version>
  <md:created>2005/08/01 11:47:37.568 GMT-5</md:created>
  <md:revised>2005/08/02 13:37:42.368 GMT-5</md:revised>
  <md:authorlist>
      <md:author id="cox">
      <md:firstname>Steven</md:firstname>
      
      <md:surname>Cox</md:surname>
      <md:email>cox@rice.edu</md:email>
    </md:author>
      <md:author id="erikaj">
      <md:firstname>Erika</md:firstname>
      <md:othername>Sarait</md:othername>
      <md:surname>Jackson</md:surname>
      <md:email>erikaj@utep.edu</md:email>
    </md:author>
      <md:author id="fpmeza">
      <md:firstname>Fara</md:firstname>
      <md:othername>P.</md:othername>
      <md:surname>Meza</md:surname>
      <md:email>fpmeza@utep.edu</md:email>
    </md:author>
  </md:authorlist>

  <md:maintainerlist>
    <md:maintainer id="erikaj">
      <md:firstname>Erika</md:firstname>
      <md:othername>Sarait</md:othername>
      <md:surname>Jackson</md:surname>
      <md:email>erikaj@utep.edu</md:email>
    </md:maintainer>
    <md:maintainer id="fpmeza">
      <md:firstname>Fara</md:firstname>
      <md:othername>P.</md:othername>
      <md:surname>Meza</md:surname>
      <md:email>fpmeza@utep.edu</md:email>
    </md:maintainer>
  </md:maintainerlist>
  
  <md:keywordlist>
    <md:keyword>La Transformada Inversa de Laplace</md:keyword>
    <md:keyword>orden</md:keyword>
    <md:keyword>polos</md:keyword>
    <md:keyword>singularidades</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract>This module introduces the Inverse Laplace Transform.  Building on the groundwork done in the Laplace Transform module, this module gives some background into the Inverse Laplace method, and uses MATLAB's ilaplace command to find the actual solutions to a problem.</md:abstract>
</metadata>

  <content>
    <section id="prelude">
      <name>To Come</name>
      <para id="p1">

En la <cnxn document="m10490" strength="8">Función de Transferencia</cnxn> estableceremos que la función para la transformada de Laplace es 

	<m:math display="inline"><m:ci type="fn">h</m:ci></m:math> es

	<equation id="eqn6_11">
	  <m:math display="block">
	    <m:apply><m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:apply>
		  <m:apply><m:inverse/>
		    <m:ci><m:mo>ℒ</m:mo></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:ci type="fn">h</m:ci>
		</m:apply>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply><m:times/>
		<m:apply><m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:pi/>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply><m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>y</m:ci></m:bvar>
		  <m:lowlimit><m:apply><m:minus/>
		      <m:infinity/>
		    </m:apply>
		  </m:lowlimit>
		  <m:uplimit><m:infinity/></m:uplimit>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:apply><m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:plus/>
			  <m:ci>c</m:ci>
			  <m:apply>
			    <m:times/>
			    <m:ci>y</m:ci>
			    <m:imaginaryi/>
			  </m:apply>
			</m:apply>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">h</m:ci>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:plus/>
			  <m:ci>c</m:ci>
			  <m:apply>
			    <m:times/>
			    <m:ci>y</m:ci>
			    <m:imaginaryi/>
			  </m:apply>
			</m:apply>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <!-- (L^(-1)h)(t) = 1 / (2 * pi ) * int_-inf_to_inf ( e^((c+iy*t)*h) *
	    h(c + iy)dy ) -->
	  </m:math>
	</equation>

	donde
	<m:math display="inline">
	  <m:apply><m:equivalent/>
	    <m:imaginaryi/>
	    <m:apply><m:root/>
	      <m:degree><m:cn>2</m:cn></m:degree>
	      <m:cn>-1</m:cn>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	  <!-- i == sqrt(-1) -->
	</m:math>
 y el numero real 

	<m:math><m:ci>c</m:ci></m:math>son escogidos para que todas las <term>singularidades</term> de <m:math><m:ci type="fn">h</m:ci></m:math>  se encuentren en el lado izquierdo del integral. 
	
      </para>
    </section>

    <section id="proceeding">
      <name> Continuando con la Transformada Inversa de Laplace</name>
      <para id="p2">
	Con la transformada inversa de Laplace podemos expresar la solución de

	<m:math display="inline">
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:apply><m:diff/>
	      <m:ci type="vector">x</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply><m:plus/>
	      <m:apply><m:times/>
		<m:ci type="matrix">B</m:ci>
		<m:ci type="vector">x</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:ci type="vector">g</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	  <!-- x' = Bx + g -->
	</m:math>
	, como

	<equation id="eqn6_12">
	  <m:math display="block">
	    <m:apply><m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">x</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply><m:times/>
		<m:apply>
		  <m:apply><m:inverse/>
		    <m:ci><m:mo>ℒ</m:mo></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:inverse/>
		    <m:apply><m:minus/>
		      <m:apply><m:times/>
			<m:ci>s</m:ci>
			<m:ci type="matrix">I</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:ci type="matrix">B</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply><m:plus/>
		  <m:apply>
		    <m:ci><m:mo>ℒ</m:mo></m:ci>
		    <m:ci type="vector">g</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">x</m:ci>
		    <m:cn>0</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <!-- x(t) = L^(-1) * ( sI - B )^(-1) * ( Lg + x(0) ) -->
	  </m:math>
	</equation>

	Por ejemplo, tomaremos el primer componente de

	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:ci><m:mo>ℒ</m:mo></m:ci>
	    <m:ci>x</m:ci>
	  </m:apply>
	  <!-- Lx -->
	</m:math>,nombrado

	<m:math display="block">
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn"><m:msub>
		  <m:mo>ℒ</m:mo>
		  <m:msub>
		    <m:mi>x</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:ci>s</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply><m:divide/>
	      <m:apply><m:times/>
		<m:cn>0.19</m:cn>
		<m:apply><m:plus/>
		  <m:apply><m:power/>
		    <m:ci>s</m:ci>
		    <m:cn>2</m:cn>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:cn>1.5</m:cn>
		    <m:ci>s</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:cn>0.27</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply><m:times/>
		<m:apply><m:power/>
		  <m:apply><m:plus/>
		    <m:ci>s</m:ci>
		    <m:apply><m:divide/>
		      <m:cn>1</m:cn>
		      <m:cn>6</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:cn>4</m:cn>
		</m:apply>
		<m:apply><m:plus/>
		  <m:apply><m:power/>
		    <m:ci>s</m:ci>
		    <m:cn>3</m:cn>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:cn>1.655</m:cn>
		    <m:apply><m:power/>
		      <m:ci>s</m:ci>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:cn>0.4078</m:cn>
		    <m:ci>s</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:cn>0.0039</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	  <m:mtext>.</m:mtext>
	  <!-- L_(x_1)(s) = 0.19 * ( s^2 + 1.5s + 0.27) / 
	  ( ( s + 1/6 )^4 * ( s^3 + 1.655s^2 + 0.4078s + 0.0039 ) ) -->
	</m:math>
	
	Definimos: 
	<definition id="poles">
	  <term>polos</term>
	  <meaning>


También llamadas como singularidades estos son los punto
	    <m:math display="inline"><m:ci>s</m:ci></m:math> en los cuales 	    
	    <m:math display="inline">
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn"><m:msub>
		    <m:mo>ℒ</m:mo>
		    <m:msub>
		      <m:mi>x</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:ci>s</m:ci>
	      </m:apply>
	      <!-- L-(x_1)(s) -->
	    </m:math>
	   explota. 
	  </meaning>
	</definition>
	
	Son las raíces del denominador, 

	<equation id="eqn6_13">
	  <m:math display="block">
	    <m:cn type="rational">-1 <m:sep/>100</m:cn>
	    <m:mtext>,</m:mtext>
	    <m:mi> </m:mi><m:mi> </m:mi>
	    <m:apply>
	      <m:ci><m:mo>±</m:mo></m:ci>
	      <m:cn type="rational">-329 <m:sep/>400</m:cn>
	      <m:apply><m:divide/>
		<m:apply><m:root/>
		  <m:degree><m:cn>2</m:cn></m:degree>
		  <m:cn>73</m:cn>
		</m:apply>
		<m:cn>16</m:cn>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    
	    <m:mtext>,</m:mtext>
	    <m:mi> </m:mi><m:mi> </m:mi>
	    <m:mtext>and</m:mtext>
	    <m:mi> </m:mi><m:mi> </m:mi>

	    <m:cn type="rational">-1<m:sep/>6</m:cn>
	    <m:mtext>.</m:mtext>
	    <!-- -1/100, -329/400 +/- sqrt(73) / 16, and -1/6 -->
	  </m:math>
	</equation>

	Las cuatro son negativas, es suficiente tomar 
	
	<m:math display="inline">
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:ci>c</m:ci>
	    <m:cn>0</m:cn>
	  </m:apply>
	  <!-- c = 0 -->
	</m:math>




	así la integración de  <cnxn target="eqn6_11" strength="8"/> continua en el eje imaginario. No suponemos que el lector aya encontrado integraciones en el plano complejo pero esperamos que este ejemplo provea la motivación necesaria para examinarla. Sin embargo antes de esto hay que notar que MATLAB tiene el cálculo necesario para desarrollar este punto. Volviendo a
 <link src="http://www.caam.rice.edu/~caam335/cox/lectures/fib3.m">fib3.m</link>
	observamos que el comando
 <code>ilaplace</code> produce
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn"><m:msub>
		  <m:mi>x</m:mi>
		  <m:mn>1</m:mn>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply><m:plus/>
	      <m:apply><m:minus/>
		<m:apply><m:times/>
		  <m:cn>211.35</m:cn>
		  <m:apply><m:exp/>
		    <m:apply><m:divide/>
		      <m:apply><m:minus/>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:cn>100</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply><m:times/>
		  <m:apply><m:plus/>
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:cn>0.0554</m:cn>
		      <m:apply><m:power/>
			<m:ci>t</m:ci>
			<m:cn>3</m:cn>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:cn>4.5464</m:cn>
		      <m:apply><m:power/>
			<m:ci>t</m:ci>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		    </m:apply>  
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:cn>1.085</m:cn>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:cn>474.19</m:cn>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:exp/>
		    <m:apply><m:divide/>
		      <m:apply><m:minus/>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:cn>6</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply><m:times/>
		<m:apply><m:exp/>
		  <m:apply><m:divide/>
		    <m:apply><m:minus/>
		      <m:apply><m:times/>
			<m:cn>329</m:cn>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:cn>400</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply><m:times/>
		  <m:cn>262.842</m:cn>
		  <m:apply><m:cosh/>
		    <m:apply><m:divide/>
		      <m:apply><m:times/>
			<m:apply><m:root/>
			  <m:degree><m:cn>2</m:cn></m:degree>
			  <m:cn>73</m:cn>
			</m:apply>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:cn>16</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply><m:times/>
		<m:cn>262.836</m:cn>
		<m:apply><m:sinh/>
		  <m:apply><m:divide/>
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:apply><m:root/>
			<m:degree><m:cn>2</m:cn></m:degree>
			<m:cn>73</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:cn>16</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	  <!-- x_1(t) = 211.35 * exp(-t/100) - (0.554t^3 + 4.5464t^2 + 1.085t + 474.19)*
	  exp(-t/6) + exp(-329t/400)*(262.842cosh(sqrt(73)*t/16)) +
	  262.836sinh(sqrt(73)*t/16) -->
	</m:math>
      </para>

      <figure id="three_potentials">
	<media type="image/png" src="fib3_fig1.png"/>
	<caption>

Los 3 potenciales asociados con
	  <cnxn target="RC_model_fig" document="m10168" strength="9"> el modelo del circuito RC </cnxn>.
	</caption>
      </figure>

      <para id="p3">
	Los otros potenciales, vistos en esta figura posen una expresión similar. Por favor note que cada uno de los polos de

	<m:math display="inline">
	  <m:apply>
	    <m:ci><m:mo>ℒ</m:mo></m:ci>
	    <m:ci><m:msub>
		<m:mi>x</m:mi>
		<m:mn>1</m:mn>
	      </m:msub></m:ci>
	  </m:apply>
	  <!-- Lx_1 -->
	</m:math>

	 se muestra como exponencial
	
	<m:math display="inline">
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>x</m:mi>
	      <m:mn>1</m:mn>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math>

 y que los coeficientes del exponencial son polinomios con grados que son determinados por el <term>orden</term> de su respectiva polos.

      </para>
    </section>
  </content>
</document>
