Exemplos e Motivação Exemplos Motivação ◦ Problemas de Engenharia ◦ Trabalho de Pesquisa Obtenha a solução geral de (1) x ' ' ' (t ) 3x ' ' (t ) 3x ' (t ) x (t ) 0 (2) y' ' (t ) 2 y' (t ) 2 y(t ) 0 (3) u( 4 ) (t ) 2u' ' (t ) u(t ) 0 (4) ty' ' (t ) y' (t ) t, t 0 Resposta (1) x (t ) ( A Bt Ct2 )e t ( 2) y(t ) ( A cost B sin t )e t (3) u(t ) A cost Bt cost C sin t Dt sin t (4 ) t2 y(t ) A ln t B 4 Obtenha a forma geral do wronskiano de um conjunto fundamental de soluções da EDO xy' ' ( x ) y' ( x ) y( x ) 0 Resposta C W [ y1 , y2 ]( x ) x C R* Obtenha a solução geral de dX AX dt 0 1 (1) A 1 0 0 1 ( 2) A 1 0 1 1 ( 3) A 0 1 Resposta (1) ( 2) ( 3) 1 t 1 t X (t ) C1 e C2 e 1 1 cost sin t X (t ) C1 C2 sin t cost 1 t t t X (t ) C1 e C2 e 0 1 Álgebra linear no “dia-a-dia” Problemas de Engenharia ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Estabilidade Matriz de controlabilidade Matriz de observabilidade Problema da viga Autovalores e Mecânica Quântica Sistema físico X AX Bu y CX Exemplo: pêndulo simples Um pouco de Física… g sin 2 l ml m Modelo matemático do sistema Pêndulo simples ◦ Linearização g 2 l ml ◦ Espaço de estados x1 x 2 x1 X x 2 1 0 0 X X 2 g / l 0 1 / ml y 1 0X Resposta do sistema a um sinal de entrada Como melhorar a resposta do sistema ? u KX É possível melhorar ? M B AB ... An1B Sensores C AC P n 1 A C Projetar K Matriz de controlabilidade Matriz de observabilidade Ruído no sensor Filtro Soluções da homogênea X AX Bu X 1e1t 2e2t ... nent Se todos Re( ) 0 Todas as soluções convergem para origem Estável Se um Re( ) 0 Haverá soluções que divergem Instável Linha neutra EIzzv' ' ( x ) M ( x ) Estados de tensão de uma viga yy xy xx xx xy xy yy x Estados de máxima tensão Autovalores e autovetores Mecânica Quântica Grandezas Físicas = Operadores Hermiteanos Espaço de Hilbert Pˆ i Medida Autovalor do operador (com uma certa probabilidade) Equação de Schrödinger ˆ E H 2 Hˆ 2 V ( x , y, z ) 2m Problema de autovalores Visão geral Quantum wells Quantum dots Visão Geral ◦ Spintrônica V (x ) Quantum wells Equação de Schrödinger A B A 2 d2 ( x ) V ( x )( x ) E( x ) 2 2m dx (0) ( L ) 0 (x ) x x Quantum dots ◦ Átomos “artificiais” ◦ Estrutura de camadas Confinamento Mudança drástica nas propriedades Redução dimensionalidade N conf Nlib Direções de confinamento Graus de liberdade Nconf Nlib 3 Quantum dots It has long been an axiom of mine that the little things are infinitely the most important. Sir Arthur Conan Doyle