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Equadif du 2nd ordre

Posté par
lilaphysiquer
22-11-14 à 15:24

Bonjour,
Voici l'equadif que je dois résoudre :

(K) : y''-2y'+5y= 2e^t cos²(t) .

J'ai fais la solution de l'équation homogène :
L'équation caractéristique = r²-2r+5=0
Donc Δ =-16 soit petit Δ = 2i ou -2i ainsi x1=(1+2i) et x2=(1-2i)
J'aimerai savoir si déjà cette réponse est juste ?

Après je suis bloquée pour la solution particulière, car on ne peut pas utiliser la décomposition de l'equadif car le résulta est un produit ...
Quelqu'un peut il m'aider ?

Merci d'avance

Posté par
Robot
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 15:26

\cos^2 t = (1+\cos 2t)/2 ...

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 15:39

Donc que 2e^t cos²(t) = 2.e^t . [(1+ cos(2t)] / 2 = e^t + cos(2t).e^t ?

Posté par
Robot
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 15:40

Tu n'en es pas sûr ?

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 15:55

Si mais du coup je calcule une première fois pour e^t et une seconde fois pour cos(2t).e^t et j'additionne les les résultats c'est bien ça ?

Pour cos(2t).e^t :

cos(2t) = Re(e^2it)
cos (2t).e^t = Re (e^2it.e^t)

Donc on peut transformer (K) : y''-2y'+5y= e^t[(2i+1)] ?

Posté par
Robot
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 16:03

Ben vas-y !

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 16:39

Pour :

1) y''-2y'+5y= e^t je trouve comme sol : 1/4 e^t

2) y''-2y'+5y= e^t[(2i+1)] je trouve : [-1+(i/2)].t.e^(2i+1)t

Donc une sol particulière est : 1/4 e^t  +  [-1+(i/2)].t.e^(2i+1)t

Et la sol générale :
𝚲1e^t cos(2t) + 𝚲2 e^t sin(2t) + 1/4 e^t  +  [-1+(i/2)].t.e^(2i+1)t

Cela vous semble juste ?

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 16:49

Je crois que j'ai oubliée de sélectionner la partie réelle de 2)donc je rectifie :

1) y''-2y'+5y= e^t je trouve comme sol : 1/4 e^t

2) y''-2y'+5y= e^t[(2i+1)] je trouve : -1+(1/2) . cos (2t)

Donc une sol particulière est : 1/4 e^t  + ( -1+(1/2) . cos (2t) )

Et la sol générale :
𝚲1e^t cos(2t) + 𝚲2 e^t sin(2t) + 1/4 e^t  +  (-1+(1/2) . cos (2t) )

C'est mieux comme ça ?

Posté par
Robot
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 20:10

Tu peux vérifier toi-même si la solution particulière que tu trouves est bien solution de l'équa. diff.
Apprends à être autonome.

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 20:18

Je n'arrive justement pas a me sortir du calcul c'est pour cela que je demande et c'est la but du forum.

Posté par
carpediem
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 20:22

voir

...

Posté par
Robot
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 20:27

Attends, tu trouves trop compliqué de calculer y''-2y'+5y pour y= (1/4) e^t-1+(1/2)\cos (2t)    ???
Et si tu ne trouves pas le  e^t + cos(2t).e^t attendu, c'est sans doute que tu t'es trompé dans le calcul de ta solution particulière. Ta façon de prendre la partie réelle est justement ... un peu particulière.

Si ça te fatigue, tu peux attendre le passage de J-P.

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 20:41

Je croyais que je devais reprendre la solution homogène !!

J'essaye de le faire moi même et de comprendre mais le genre de message :
Ben vas-y !
et
Tu peux vérifier toi-même si la solution particulière que tu trouves est bien solution de l'équa. diff.
Apprends à être autonome.

Ne sont pas très encouragent ! Et vous êtes prof en plus vous avez une façon bien particulière de transmettre votre savoir..
Pas la peine d'avoir cette attitude la et quand a J-P je ne contrôle pas ça façon de répondre !

Posté par
Robot
re : Equadif du 2nd ordre 22-11-14 à 20:57

Je parlais bien de "la solution particulière que tu trouves", alors que tu venais d'écrire "une sol particulière est : 1/4 e^t  + ( -1+(1/2) . cos (2t) )". Si tu n'avais pas compris, je n'y peux pas grand chose.

Je te secoue un peu, parce que tu as l'air d'attendre (ici comme sur l'autre forum) qu'on te guide à chaque pas. Tu n'auras personne pour faire ça à l'examen, alors essaie d'apprendre à te débrouiller tout seul !
Vérifier une solution trouvée en la réinjectant dans l'équation, c'est un réflexe à acquérir !

Je n'enseigne pas pour que les étudiants répètent des solutions toutes faites, mais pour qu'ils aient les moyens d'être autonomes.

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 10:47

Robot,

On se passe volontiers de tes commentaires désobligeant.

Tiens toi à tes réponses aux questions posées sans réflexions sur la manière de répondre des autres... Cela ne te concerne en rien.

Des commentaires sur ce sujet (manière de répondre)ont déjà été donnés par les Webmasters et un petit effort te permettra de les retrouver sur le site.

Les modérateurs et webmasters sont là pour veiller à ce que l'esprit du site soit respecté.
Ce n'est en aucun cas le rôle des autres intervenants.







Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 11:28

y''-2y'+5y = 0
--> y = e^t * (A.sin(2t) + B.cos(2t))
----

Sol part de y''-2y'+5y = 2.e^t.cos²(t)

y''-2y'+5y = e^t.(1 + cos(2t))

a) y''-2y'+5y = e^t
y = y' = y'' =  A.e^x
---> y = (1/4).e^t

b) y''-2y'+5y = e^t.cos(2t)

Comme(2t) est aussi l'angle dans les solutions de l'équation homogène, essayer avec  y = \red t.e^t*(C.sin(2t) + D.cos(2t))
...
On devrait arriver à y = (1/4).t.e^t.sin(2t)

---> Sol part de y''-2y'+5y = 2.e^t.cos²(t)
y = (1/4).t.e^t.sin(2t) + (1/4).e^t

Solutions générales de y''-2y'+5y = 2.e^t.cos²(t) :

y = (1/4).t.e^t.sin(2t) + 1/4.e^t + e^t * (A.sin(2t) + B.cos(2t))

y = e^t * (A.sin(2t) + B.cos(2t) + (1/4) + (1/4).t.sin(2t))
-----
A comprendre, vérifier ... et à refaire seul plus tard.
Bien entendu.

Posté par
Robot
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 11:37

Tu vois lilaphysiquer, J-P est passé et il a fait l'exercice (y compris ce que tu avais déjà fait, notamment en utilisant mon indication de départ).
Je ne vois pas en quoi ce que j'ai dit est désobligeant pour J-P. C'est simplement la constatation objective de sa manière de répondre aux questions.

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 12:27

Je n'ai pas compris pouvez vous m'expliquer avec la méthod du conjugué ?

J'ai (2i+1) est racine simple de EC
Donc y2= [2i+1/4i] .t.e^(2i+1)t
Je multiplie par le conjugué donc (-4i) et je trouve :
[1/2 - i].t.e^(2i+1)t


Puis je transforme e^(2i+1)t par Cos(2t) + i Sin (2t)

Donc j'obtiens : [1/2 - i].t.Cos(2t) + i Sin (2t)
Et je prend la partie réelle car l'expression initial possédé un Cos.

Mais je n'obtient pas comme vous en dvp.
C'est une erreur dans la technicise ou le dvp ?

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 13:17

Après développement j'obtiens :

t . (1/2 cos(2t) + 1/4 Sin(2t))

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 14:45

Bonjour
pas besoin de passer par la partie réelle des complexes si tu ne la maitrises pas :
tu as un second membre du type e^{at}(P(t)\cos(bt)+ Q(t)\sin(bt)), où P et Q sont des polynômes de degré inférieur ou égal à n :

tu cherches une solution particulière sous la même forme (à savoir e^{at}(p(t)\cos(bt)+ q(t)\sin(bt)) avec p et q des polynômes de degré inférieur ou égal à n) si a + ib n'est pas solution de l'équation caractéristique,
sous la forme te^{at}(p(t)\cos(bt)+ q(t)\sin(bt)) avec p et q des polynômes de degré inférieur ou égal à n, si a + ib est racine simple de l'équation caractéristique,
sous la forme t^2e^{at}(p(t)\cos(bt)+ q(t)\sin(bt)) avec p et q des polynômes de degré inférieur ou égal à n, si a + ib est racine double de l'équation caractéristique,
etc (dans le cas d'équa diff d'ordre > 2)

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 14:49

C'est notre prof qui nous impose d'utiliser la partie réelle des complexes pouvez vous me dire ou j'ai fais l'erreur dans mon calcul ?

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 14:55

Je récapitule mon calcule :

Pour e^[t(2i + 1)] je trouve :

2i+1/4i . t.e^(2i+1)t (si je multiplie par le conjugué donc -4i) je trouve :
[(2-i)/4].t.e^(2i+1)t

Et je voulais remplacer e^(2i+1)t par : Cos(2t) + i Sin(2t)

Ensuite il faut prendre la partie réelle de : [(2-i)/4] . Cos(2t) + i Sin(2t) . t
Donc je trouve : (1/2 cos(2t) + 1/4 Sin(2t)) . t

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 14:57

tes calculs sont tellement illisibles, sans les parenthèses indispensables pour une compréhension sans ambiguité, que je n'essaie pas de les suivre ....
utilise les outils mis à disposition pour mettre en indice, en exposant facilement, même sans passer de suite au \LaTeX ...

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q10 - Puis-je insérer des symboles mathématiques afin de faciliter la lecture de mon message ?

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q27 - Comment bien écrire une formule ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 14:58

de toutes façons comme te l'a déjà dit Robot, il est très facile pour toi de calculer la dérivée première et la dérivée seconde de ce que tu as trouvé, pour le réinjecter dans ton équation et voir si ça marche ou non

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 15:06

Je suis sur mon téléphone et je n'arrive pas a utiliser les écritures désolé.. JE peux seulement faire ça :

Pour e^(2i+1)je trouve :

(2i+1)/(4i) . t. e^(2i+1)
Si je multiplie par le conjugué donc (-4i) je trouve :
[(2-i)/4].t.e^(2i+1)

Et je voulais remplacer e^(2i+1).t par : Cos(2t) + i Sin(2t)

Ensuite il faut prendre la partie réelle ce qui me donne :
(1/2 cos(2t) + 1/4 Sin(2t)) . t

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 15:10

e^{(1+2i)t}\neq \cos 2t + i\sin 2t ...

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 15:14

ça donne : e^t . Cos(2t) + i Sin(2t) ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 15:24

c'est curieux que tu aies besoin d'une confirmation à chaque chose que tu écris ? apprends à te faire un peu confiance, aussi (et c'est plus facile quand on a bien bien bien appris son cours ... là j'ai l'impression que tu sais à peu près ton cours, mais à peu près seulement, et que c'est ça qui te fait douter de tout)

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 15:39

Donc considèrant mon message précédant j'obtiens
(1/2 cos(2t) + 1/4 Sin(2t)) . t . e^t

Ce qui est faut car selon J-P,
" on devrait arriver à y = (1/4).t.e^t.sin(2t) "

Mais je ne comprend pas pourquoi il na pas de terme en cos(2t) ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 16:01

parce que son intuition l'a trompé ... il a bien écrit "On devrait arriver à", il n'a pas fait le calcul complet
Wolfram aussi trouve des cos ... il trouve y(t) = c_1 e^t \sin(2 t)+c_2 e^t \cos(2 t)+1/4 e^t t \sin(2 t)+1/2 e^t \cos^2(t) pour l'équation complète

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 16:03

n'oublie pas que \cos^2t = \dfrac{\cos(2t)+1}{2} pour comparer avec tes réponses

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 16:04

en fait en convertissant en cos(2t), on se rend compte que les cos(2t) vont se regrouper avec ceux déjà trouvés pour l'équation sans second membre : l'intuition de JP était bonne

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 16:29

Désolé moi j'ai :

Solution particulière :
1/4 e^t  +  (1/2 cos(2t) + 1/4 Sin(2t)) . t . e^t

Et je ne comprend pas comment retrouver votre résultat.

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 16:46

tu aurais du trouver pour ta solution particulière avec le second membre e^{(2i+1)t} : y_2 = \dfrac{t}{4i}e^{(2i+1)t}
vraisemblablement une erreur quand tu as calculé tes dérivées

Posté par
carpediem
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 17:07

de toute façon tout est dit dans mon lien .....

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 17:12

sauf que sa solution particulière pour la partie en cos est fausse ...

Posté par
carpediem
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 17:15

la méthode, le principe .... que J-P a rappelé ... que tu as rappelé ...

le reste n'est "que" calcul .... comme disait un inspecteur lors de ma dernière inspection : pas grave s'ils ne savent pas calculer, ils prendront une machine"

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 17:42

si au moins ils savaient mettre les parenthèses au bons endroits pour que les machines donnent la réponse voulue ... ce qui n'est pas le cas de lilaphysiquer, apparemment ...

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 18:06

Salut lafol

"parce que son intuition l'a trompé ..."
Je ne pense pas que cela soit le cas.

"il a bien écrit "On devrait arriver à", il n'a pas fait le calcul complet"
Mais si.  

Il n'y a pas qu'une solution particulière qui convient. Et il y  donc plusieurs manières d'écrire les solutions générales.

J'ai calculé une solution particulière en 2 fois (en décomposant le 2 cos²(t) en (1 + cos(2t))

La solution particulière complète que j'ai proposée est :
y = (1/4).t.e^t.sin(2t) + (1/4).e^t
-----

En introduisant les solutions générales que j'ai trouvées dans un tableur ... il semble bien que l'équation de départ est vérifiée (en tous cas pour les valeurs des constantes que j'ai essayées (plusieurs couples)).

Sauf distraction... Mais presque sûr que ce n'est pas le cas ici.

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 18:55

Vérification de ma solution particulière :

Solution particulière : y = (1/4).t.e^t.sin(2t) + (1/4).e^t

(Les dérivées y' et y'' ont été faites par Wolfram ... et sont donc supposées correctes)

y' = 1/4.e^t*((t+1).sin(2t) + 2t.cos(2t) + 1)

y" = 1/4.e^t*[(t+2-4t).sin(2t) + 4(t+1).cos(2t) + 1]
y" = 1/4.e^t*[(2-3t).sin(2t) + 4(t+1).cos(2t) + 1]

y'' - 2y' + 5y = 1/4.e^t*[(2-3t-2t-2+5t).sin(2t) + 4(t+1-t).cos(2t) + 1 - 2 + 5]
y'' - 2y' + 5y = 1/4.e^t*[4.cos(2t) + 4]
y'' - 2y' + 5y = e^t*(cos(2t) + 1)
y'' - 2y' + 5y = 2.e^t*cos²(t)

Ca colle.

Posté par
lilaphysiquer
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 18:58

Ah oui effectivement il y a une erreur je viens de la reconnaitre.

Après avoir rectifié je retombe bien sur le résultat attendu
Merci beaucoup a vous tous !
Bonne continuation

Posté par
lafol Moderateur
re : Equadif du 2nd ordre 23-11-14 à 19:32

j'avais rectifié au post d'après, JP ton intuition était bonne, je le confirme encore une fois



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