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Équation différentielle

Posté par
Tartuffe92
28-11-12 à 12:35

Bonjour, j'ai énormément de mal avec cet exercice, pourriez vous m'aider s'il vous plaît?

"1. On considère l'équation différentielle (E') : 2y'+y = (e^(-x/2))*(x+1).
a. Déterminer deux réels m et p tels que la fonction f définie sur R par f(x) = (e^(-x/2)*(mx2+px) soit solution de (E').
b. Soit g une fonction définie et dérivable sur R. Montrer que g est solution de (E') si et seulement si  g-f est solution de (E').
Résoudre (E')."

Merci d'avance

Posté par
Glapion Moderateur
re : Équation différentielle 28-11-12 à 12:57

Bonjour, f(x) doit être solution donc 2f'(x)+f(x)=e-x/2(x+1) pour tout x.
Donc calcule 2f'(x)+f(x) et identifie les coefficients de ce que tu obtiens avec ceux de e-x/2(x+1) ça te donnera deux équations en m et p

Posté par
Tartuffe92
re : Équation différentielle 28-11-12 à 13:15

J'ai trouvé m = 1/x et p = -1

Posté par
Glapion Moderateur
re : Équation différentielle 28-11-12 à 13:27

non m est une constante, elle ne peut pas dépendre de x.

Posté par
camillem
re : Équation différentielle 28-11-12 à 13:31

\large \rm \text{Bonjour,~~~4m=2p=1}

Posté par
Tartuffe92
re : Équation différentielle 28-11-12 à 13:38

Bonjour Camillem

En fait je me suis trompée dans les calculs tout à l'heure.
Pour 2f'(x)+f(x) je trouve que c'est égal à (e^(-x/2))*(4mx+2p)

Et par identification je trouve m = 1/4 et p = 1/2

Posté par
Glapion Moderateur
re : Équation différentielle 28-11-12 à 13:44

Oui c'est bien. Donc maintenant tu as une solution particulière de l'équation différentielle \frac{x(x+2)}{4}e^{-\frac{x}{2}}

Posté par
Tartuffe92
re : Équation différentielle 28-11-12 à 13:46

Je ne comprends pas d'où vient cette équation... :p

Posté par
Glapion Moderateur
re : Équation différentielle 28-11-12 à 13:51

Quoi ? \frac{x(x+2)}{4}e^{-\frac{x}{2}} ? c'est ce que tu as trouvé, m=1/4 et p=1/2 ça donne (y=(x²/4+x/2)e-x/2 donc y=(x(x+2)e-x/2/4, j'ai juste factorisé pour faire plus joli.

Posté par
Tartuffe92
re : Équation différentielle 28-11-12 à 13:54

Ah d'accord, merci!
Et pour la question b., je ne vois pas comment on peut faire si on n'a pas la fonction g...

Posté par
Glapion Moderateur
re : Équation différentielle 28-11-12 à 14:16

Montrer que g est solution de (E') si et seulement si g-f est solution de (E') :

Si g est solution de (E') c'est que 2g'+g = (e^(-x/2))*(x+1)mais on sait aussi que f est solution donc que 2f'+f = (e^(-x/2))*(x+1)
Si on soustrait ces deux équations membre à membre on trouve 2(g-f)'+g-f=0 ce qui prouve que g-f est solution de l'équation sans second membre (tu as une erreur d'énoncé)

Réciproquement, si g-f est solution de l'équation sans second membre alors 2(g-f)'+g-f=0 2g+g'-(2f'+f)=0
mais on sait que 2f'+f = (e^(-x/2))*(x+1) donc en remplaçant 2g+g'=(e^(-x/2))*(x+1) g est solution de (E')


Cela te montre quelque chose de très utile pour les équations différentielles qui ont un second membre :
la solution générale = la solution de l'équation sans second membre + une solution particulière.

Dans le cas présent, cela permet de dire que la solution générale de l'équation est
y=Ke^(-x/2)+(1/4)e^(-x/2)x(x+2)

Posté par
Tartuffe92
re : Équation différentielle 28-11-12 à 14:40

Ok, merci beaucoup Glapion!



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