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Équation aux différences

Posté par
subsib
16-08-16 à 16:01

Bonjour,

Je n'arrive pas à comprendre comment résoudre cette équation aux différences :

x(k+3) - 4x(k+2) + 8x(k) = \frac{3^{k}}{k+1}.

Les conditions initiales : x(0) = 1, x(1) = 2, x(2) = 3.

Pour la solution homogène, le trouve trois racines :
2, 1 + sqrt(5) et 1 - sqrt(5). Donc une solution générale est :
x^{h}(x) = C1.2^{k} + C2.(1+sqrt(5))^{k} + C3.(1-sqrt(5))^{k}

Enfin, je crois... Mais pour la solution particulière, là, je bloque complètement.
Quelqu'un pourrait m'expliquer la procédure s'il vous plaît ?

Merci

Posté par
Razes
re : Équation aux différences 16-08-16 à 21:27

Essais la transformation en Z.

Posté par
subsib
re : Équation aux différences 17-08-16 à 11:51

Merci d'avoir répondu,
je ne vois pas trop ce que c'est ?! J'imagine que c'est ce qui est décrit par Wikipedia :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Transform%C3%A9e_en_Z

Bon, bon... Je vais essayer si j'arrive à appliquer ça, merci.

Posté par
Razes
re : Équation aux différences 17-08-16 à 13:39

Pour la recherche de la solution particulière, on peut déjà simplifier l'écriture en posant x(k)=u(k).3^k, nous obtiendrons ainsi une équation en u(k).

Posté par
alainpaul
re : Équation aux différences 17-08-16 à 16:52

Bonjour,

Bonne idée!

Pour x(k) nous avons  ... =\frac{1}{3} \frac{3^{k+1}}{k+1}

Remarque :  dans la suite k+3,k+2,k+1,k  le terme manquant à gauche se retrouve à droite.

Alain

Posté par
Razes
re : Équation aux différences 17-08-16 à 18:58

Bonjour alainpaul,

J'avais pensé à un truc du même style mais sur la base de séries:

x(k)=-A\sum_{i=2}^{k}\frac{3^i}{i-2}+B

A et B à choisir judicieusement.

Posté par
subsib
re : Équation aux différences 18-08-16 à 09:00

hum. Pardon j'ai laissé en suspend, j'étais fort occupée par ailleurs. Je reviens dessus avec la ferme intention de la résoudre (en plus, j'en ai une autre qui me donne du fil à retordre après...)

Est-ce que je pourrais partir sur cette base, pour la solution particulière, du coup :

x^{(p)}(k)= C.3^{k+3}.u(k+3) - C.4^{k+2}.u(k+2) + 8^{k}.u(k) = 3^{k}.u(k+1)
?
J'avais tenté une chose du genre mais je me suis retrouvée coincée pour trouver C. Enfin, je vais réessayer...

Posté par
subsib
re : Équation aux différences 18-08-16 à 09:06

ohlala, pardon je ne suis pas réveillée...

x^{(p)}(k)=C.3^{k+3}.u(k+3) - 4C.3^{k+2}.u(k+2) + 8C.3^{k}.u(k) = 3^{k}.u(k+1)

Pardon : j'avais pourtant relu avant de poster. J'aurais bien aimé pouvoir éditer mais je n'ai pas trouvé.

Posté par
alainpaul
re : Équation aux différences 18-08-16 à 10:22

Bonjour,

Ici le dernier terme peut s'écrire:\frac{3^{k+1}u(k+1)}{3}}

La solution  homogène que tu donnes tient-elle compte des conditions initiales,autrement dit,peut-on connaître C_1,C_2,C_3  simplifier l'expression donnée?


Alain

Posté par
subsib
re : Équation aux différences 18-08-16 à 10:30

La solution homogène que j'ai écrite ne tient pas compte des conditions initiales, encore, comme je suis coincée...

Oui, merci, ça y est, j'ai tilté pour le dernier membre ^^ Mais je ne vois pas quoi faire après, si j'écris tout sous cette forme :

C.\frac{3^{k+3}}{k+3} - 4C.\frac{3^{k+2}}{k+2}  -\frac{1}{3}.C.\frac{3^{k+1}}{k+1} +8.C.\frac{3^{k}}{k} = 0

... Et puis, heu... heu...

Désolée, j'essaie hein, mais je vois pas.

Posté par
etniopal
re : Équation aux différences 18-08-16 à 11:29

X3 - 4X² + 8 = (X - 2)(X² - 2X - 4) = (X - 2)(X - a)(X - b) où a = .. , b = ..

1.La suite v : n    vn := un+2 - 2un+1 - 4un  vérifie donc vn+1 - 2vn = 3n/(n+1)
Pour tout entier n 0 on a :  |vn| 3n+1 .
La série  entière  n vnzn a donc un rayon de convergence r > 0 et si pour t ]-r , r[  on désigne par f(x) sa somme f vérifie une équation différentielle simple permettant de l'exprimer à l'aide de fonctions suffisamment  connues pour pouvoir trouver une expression simple des vn .

2. La suite w : n un+1 - a.un vérifie  wn+1 - bwn = vn
etc...

Posté par
subsib
re : Équation aux différences 18-08-16 à 11:39

Pour la première partie, je l'ai faite, j'ai trouvé a et b.

Je ne comprends pas la suite, je n'ai pas étudié ça. Il n'y a que de cette manière qu'on peut résoudre cette équation ? Parce que ça m'étonne qu'on me demande de résoudre un truc pour lequel je n'ai pas appris de techniques...

Posté par
etniopal
re : Équation aux différences 18-08-16 à 16:11

C'est une façon de faire . On ramène une telle équation de "degré3" à une autre de "degré 2 puis celle-ci à une dernière de degré 1 .

Mais pourquoi ce  titre "  Équation aux différences " ?

Posté par
subsib
re : Équation aux différences 18-08-16 à 16:13

dans mon cours, cet exercice s'appelle comme ça :/

Ok, merci. J'essaie ça ce soir.



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