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Niveau Maths sup
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Equation différentielle

Posté par
najwabrnrd
17-12-11 à 17:32

Bonsoir,
soit (E) 2ty'(t)+sin(y(t))=0
1)Trouver les solutions de (E) qui sont constantes
Le but de ce qui suit est de démontrer que ce sont les seules solutions de (E) sur \mathbb{R}.
On se donne une solution de (E) sur \mathbb{R}..
2)Montrer que y(0) \in \pi\mathbb{Z}
On se donne un entier k tel que y(0)=k\pi
3)On suppose que k est pair
a) montrer que la fonction $z$ définie sur \mathbb{R}. par z(t)=y(t)-k\pi est solution de (E) sur \mathbb{R}. et que z tend vers 0 quand t tend vers 0
Dans la suite, on raisonne par l'absurde et on suppose que z n'est pas la fonction nulle cad, qu'il existe un réel t_0 tel que z(t_0) \ne 0. On suppose de plus que t_0 >0 et que z(t_0)>0
b)Montrer que pour tout t>0, z(t)>0
c)Montrer l'existence d'un réel \eta >0 tel que \forall t \in ]0,\eta[ z(t) \le \frac{\pi}{2}

Je bloque dans ces deux dernières questions, je ne sais même pas par quoi commencer la 3)b).
Avez vous des indices ?

Posté par
najwabrnrd
re : Equation différentielle 17-12-11 à 18:23

Est ce que quelqu'un pourrait m'aider svp

Posté par
najwabrnrd
re : Equation différentielle 17-12-11 à 19:14

dans l'énoncé, on nous informe qu'on peut admettre que si il existe un t_0 réel tel que y(t_0)=0, alors y est nulle

Posté par
comlich
re : Equation différentielle 17-12-11 à 19:49

Salut,

ça fait un moment que je cogite aussi sur la 3b et je n'ai encore rien trouvé. Par contre le 3c m'ai venu très rapidement: c'est la caractérisation séquentielle de la limite d'une fonction. J'explique, lorsque \lim_{x\to 0} f(x)=0 alors on peut que écrire: \forall \epsilon>0, \exists \eta>0, |x|<\eta \Longrightarrow |f(x)-0|\le\epsilon

Dans notre cas, la 3b fournit z(t)>0, donc le signe valeur absolu saute autour de z(t). Secundo, il te suffit de prendre \epsilon=\frac{\pi}{2}. Normalement |t|<\eta\Longleftrightarrow t \in ]-\eta,\eta[, mais si la propriété est vrai dans tout cet intervalle alors elle est aussi vrai dans celui demandé.

Voilà tout ce que j'ai trouvé jusque là.

Posté par
najwabrnrd
re : Equation différentielle 17-12-11 à 19:59

je pense avoir trouvé une réponde à la 3)b)
on procède par l'absurde, on suppose que z(t)\le 0
puisque z est solution de (E) sur \mathbb{R}, alors elle est dérivable sur \mathbb{R}, et donc continue sur \mathbb{R}
D'autre part, z(t_0) > 0, donc on applique le TVI, on trouve que z s'annule en un point, et donc, d'après la proposition admise, z est nulle, ce qui est en contradiction avec l'hypothèse

Posté par
najwabrnrd
re : Equation différentielle 17-12-11 à 20:13

la suite est :
d) En déduire que \forall t \in ]0,\eta[  2tz'(t)+\frac{2}{\pi}z(t) \le 0 (ce qui est facile sachant que \forall t \in [0,\frac{\pi}{2}] \frac{2}{\pi}t \le sint
e)Montrer qu'il existe une constante strictement positive C telle que \forall t \in ]0,\eta[ z(t) \ge \frac{C}{t^{\frac{1}{\pi}}} , et aboutir à une contradiction.
moi je trouve au contraire que z(t) \le \frac{C}{t^{\frac{1}{\pi}}} , en primitivant l'inégalité de la question précédente...
j'y travaille encore

Posté par
najwabrnrd
re : Equation différentielle 18-12-11 à 09:34

pour la 3)e), en intégrant entre t et t_0 l'inégalité de la question précédente, j'aboutis à l'inégalité voulue, si t_0>t, mais je ne trouve pas le résultat voulu pour l'autre cas ....

Posté par
najwabrnrd
re : Equation différentielle 18-12-11 à 09:37

sauf si on peut montrer qu'on a toujours t_0>t, ce qui ne me parait pas à première vue évident

Posté par
JJa
re : Equation différentielle 18-12-11 à 10:41

Bonjour,
quelques réponses (partielles) ont été données içi :
http://forums.futura-sciences.com/mathematiques-superieur/512852-equation-differentielle.html

Posté par
najwabrnrd
re : Equation différentielle 18-12-11 à 10:58

la suite est :
4)Dans cette question, on suppose que k est impair
a) montrer que la fonction $z$ définie sur \mathbb{R} par z(t)=y(t)-k\pi est solution de (E') sur \mathbb{R} :
(E') \forall t \in \mathbb{R} 2tz'(t)-sin(z(t))=0
Dans la suite, on raisonne par l'absurde et on suppose que z n'est pas la fonction nulle cad, qu'il existe un réel t_0 tel que z(t_0) \ne 0. On suppose de plus que t_0 >0  et que z(t_0)>0
b)Montrer que pour tout t>0, z(t)>0
c)En déduire que : \forall t >0 2tz'(t)-z(t) \le 0
d)En déduire qu'il existe une constante C strictement positive telle que \forall t \in ]0,1] z(t) \ge C\sqrt{t}, et aboutir à une contradiction.

Mon problème réside à trouver cette contradiction ,si vous pouvez me guider vers la bonne voie ...

Posté par
najwabrnrd
re : Equation différentielle 18-12-11 à 10:59

Remarque : j'ai trouvé des démonstrations aux questions 3) !

Posté par
kybjm
re : Equation différentielle 18-12-11 à 16:23

On suppose qu'il existe  a > 0 tel que   z(a) > 0 .
Pour t   0 on a : 2tz '(t) - z(t) = sin(z(t)) - z(t) 0 donc Z : t z(t)t est décroissante sur + . Pour t ]0 , a] tu as donc Z(t) Z(a) càd z(t) c/t où c = z(a)a  > 0. Que fait alors z(t) lorsque t tend vers 0 par valeurs positives ?



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