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Niveau Maths sup
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Equation différentielle

Posté par
najwabrnrd
18-12-11 à 15:19

Bonjour, je voudrai résoudre l'équation différentielle (E) : x(x^2-1)y'+2y=x^2 sur \mathbb{R}
J'ai commencé par la résoudre sur chacun des intervalles
-]-\infty,-1[, y(x)=x^2\frac{\lambda-ln(-x)}{x^2-1}
-]-1,0[, y(x)=x^2\frac{\lambda+ln(-x)}{1-x^2}
-]0,1[, y(x)=x^2\frac{\lambda-ln(x)}{1-x^2}
-]1,+\infty[, y(x)=x^2\frac{\lambda+ln(x)}{x^2-1}
puis j'aborde le problème de raccord :
en -1, par exemple, x^2\frac{\lambda-ln(-x)}{x^2-1} et x^2\frac{\lambda+ln(-x)}{1-x^2} tendent vers -1/2 lorsque x tend vers -1 si \lambda=0, et elles y sont dérivables , par contre, quand je vérifie dans (E), je vois que x^2\frac{ln(-x)}{1-x^2} ne vérifie pas l'égalité en -1, dois je en conclure que cette solution n'est pas raccordable en -1, même si elle y est continue et dérivable ?

Posté par
DHilbert
re : Equation différentielle 18-12-11 à 17:13

Ne devrais-tu pas commener à chercher les solutions de l'équation homogène associée à (E) ?

A +

Posté par
DHilbert
re : Equation différentielle 18-12-11 à 17:19

Tout revient à déterminer u, fonction non nulle telles que

\frac{u'}{u}=-\frac{2}{x(x-1)(x+1)}.

Il faut donc trouver a, b et c tels que

\frac{2}{x(x-1)(x+1)}=\frac{a}{x}+\frac{b}{x-1}+\frac{c}{x+1}

A +

Posté par
carpediem
re : Equation différentielle 18-12-11 à 17:38

salut

je dirais même plus pourquoi dans tes solutions il y a ce facteur x2 ...

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Equation différentielle 18-12-11 à 18:09

Pour moi, on a sur tous les intervalles indiqués : y(x) = (ln|x| + k).x²/(x²-1)

Et pour faire les raccords et -1 , 0 et 1, il suffit de prendre k = 1

On a :

y(x) = (ln|x| + 1).x²/(x²-1) pour R/{-1 ;0 ; 1}
y(-1) = 1/2
y(0) = 0
y(1) = 1/2
------------
Démo :
x(x²-1).y' + 2y = 2x²

Solutions de x(x²-1).y' + 2y = 0
Si y est diff de 0 et x diff de -1, 0 et 1

y'/y = -2/(x(x²-1)
y'/y = 2/x - 1/(x-1) - 1/(x+1)
ln|y| = ln|k.x²/(x²-1)|
y = k.x²/(x²-1)

Solution particulière de x(x²-1).y' + 2y = 2x²
y = f.x²/(x²+1)
y' = ...
x(x²-1).y' + 2y = ...
et en comparant à x(x²-1).y' + 2y = 2x², on trouve : f' = 1/x
--> f = ln|x|
Et y = ln|x| * x²/(x²-1) est une sol particulière de x(x²-1).y' + 2y = 2x²

Solutions de x(x²-1).y' + 2y = 2x² :
y(x) = (ln|x| + k) * x²/(x²-1) pour x diff de -1, 0 et 1

Il faut relier pour avoir y = 1/2 en x = +/- 1 rt y = 0 en x = 0 --> on a k = 1

Et finalement, on arrive à :
y(x) = (ln|x| + 1).x²/(x²-1) pour R/{-1 ;0 ; 1}
y(-1) = 1/2
y(0) = 0
y(1) = 1/2
-----
Sauf distraction.  

Posté par
carpediem
re : Equation différentielle 18-12-11 à 18:20



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