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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Dérivée d'une intégrale

Posté par
Vantin
03-12-22 à 23:06

Bonjour, j'aurais besoin d'aide pour cet exercice !

On considère l'équation différentielle suivante:

\frac{\partial u }{\partial t}(x,t) = \frac{\partial^2 u }{\partial x^2}(x,t) + 4*\pi*i \frac{\partial u }{\partial x}(x,t) - 4*\pi^2*u(x,t)

On veut résoudre cette équation pour t> 0 avec pour condition initial u(x,0)=f(x) pour une fonction f \in S(\R).

1) Montrer que la TF û satisfait:

\frac{\partial û }{\partial t}(\xi,t)=-4\pi^2*(\xi +1)^2 \hat{u}(\xi,t)
Fait, il suffit juste d'utiliser cette propriété:
F(\frac{\partial u}{\partial x})=2\pi i \xi F(u)

2) Montrer que u(x,t) = \int_{-\infty}^{\infty} \hat{f}(\xi) e^{-4*\pi^2*(\xi+1)^2t}*e^{2\pi * \xi x} d\xi résout l'équation différencielle. Vous pouvez intervertir dérivée et intégrale sans justification.

C'est ici que je bloque, voici ma tentative:


\frac{\partial u }{\partial t}(x,t) =\frac{\partial }{\partial t}\int_{-\infty}^{\infty} \hat{f}(\xi) e^{-4*\pi^2*(\xi+1)^2t}*e^{2\pi * \xi x} d\xi = \int_{-\infty}^{\infty} \frac{\partial }{\partial t} \left(\hat{f}(\xi) e^{-4*\pi^2*(\xi+1)^2t}*e^{2\pi * \xi x}\right)  d\xi
=\int_{-\infty}^{\infty} \hat{f}(\xi)*(-4*\pi^2*(\xi+1)^2)* e^{-4*\pi^2*(\xi+1)^2}*e^{2\pi * \xi x} d\xi

Voilà c'est en supposant que \hat{f}(\xi) ne dépendant pas de t ce don't je ne suis pas sur.
Vu que je bloque à cette étape j'ai essayé le côté gauche de l'équation mais dériver en fonction de x me pose problème car on ne connaît pas l'expression \hat{f}(\xi) qui dépénd certainement de x. Je pense qu'il faut utiliser la a mais je ne vois pas trop comment.
Il y a une suite à l'exercice mais comme je n'y ai pas réfléchis je ne l'ai pas encore posté peut être que je n'aurais pas besoin d'aide pour le reste.

Merci par avance

Posté par
Vantin
re : Dérivée d'une intégrale 04-12-22 à 13:33

Ok j'ai trouvé merci !

Posté par
lafol Moderateur
re : Dérivée d'une intégrale 05-12-22 à 17:43

bonjour
parfait !



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