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Niveau Maths sup
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Equation différentielle

Posté par
Sticky
24-11-07 à 14:25

Bonjour,

J'ai eu un colleur qui pour une équation differentielle ( quelconque ? du moins celles proposées ) se ramenait toujours à une dérivée de produit ( u'v+uv') puis arrivait à une équation beaucoup plus simple.

Je ne me souviens pas de son raisonnement dans sa globalité et je cherche un site, ou document détaillé ou n'importe quoi sur cette méthode. Malheursement je ne trouve pas Peut être que vous connaissez

Merci d'avance pour vos réponses.

Posté par
Nightmare
re : Equation différentielle 24-11-07 à 14:26

Salut

Est-ce pour les équations linéaires du premier ordre?

Posté par
Fractal
re : Equation différentielle 24-11-07 à 15:06

Bonjour

Avec l'équation d'un des derniers DS de maths que l'on ait eu (il faut dire qu'elle s'y prêtait vraiment bien) :

Citation :
Résoudre 3$(1+x^2)y'(x)+2xy(x)=\frac{1}{x} sur 3$]0,+\infty[.


Le membre de gauche est l'expression de la dérivée de 3$g : x \rightarrow (1+x^2)y(x).
Donc y est solution ssi 3$g'(x)=\frac{1}{x} ssi g(x)=ln(x)+\mu car on est sur un intervalle.
Donc y est solution ssi 3$\fbox{y(x)=\frac{ln(x)+\mu}{1+x^2}}, 3$\mu\in\mathbb{R}

Fractal

Posté par
gui_tou
re : Equation différentielle 24-11-07 à 15:08

Bonjour

Waou je ne connaissais pas cette méthode, ça m'a l'air très puissant !

Merci bien

Posté par
Nightmare
re : Equation différentielle 24-11-07 à 15:12

En fait ça marche très bien tout le temps.


Supposons qu'on est une équation de la forme y'+ay=b avec a et b des fonctions continues.

On multiplie par une fonction u, cela donne :
uy'+auy=ub

L'idée est de trouver u de telle sorte que l'équation de gauche soit la dérivée d'un produit.

Pour cela il faut donc que au soit la dérivée de u, ie que u soit solution de l'équadiff u'=au qui se résout assez facilement

Posté par
Fractal
re : Equation différentielle 24-11-07 à 15:19

En comparaison, la méthode habituelle donnerait :


On commence par résoudre l'équation homogène : 3$(1+x^2)y'(x)+2xy(x)=0 (H)
yh est solution de (H) ssi 3$y_h(x)=e^{-B(x)} où B est une primitive de 3$x\rightarrow \frac{2x}{1+x^2} soit 3$B(x)=ln(1+x^2)+\mu car on a reconnu un truc en u'/u.
Les solutions de l'équation homogène sont donc les 3$y_h(x)=\frac{\mu}{1+x^2}

Par la variation de la constante, on suppose que 3$y(x)=\mu(x)y_0(x) (où 3$y_0(x)=\frac{1}{1+x^2}) est solution de l'équation différentielle de départ.
Alors :
3$(1+x^2)y'(x)+2xy(x)=\frac{1}{x}
3$(1+x^2)(\mu'(x)y_0(x)+\mu(x)y_0'(x))+2x\mu(x)y_0(x)=\frac{1}{x}
3$(1+x^2)\mu'(x)y_0(x)=\frac{1}{x}
soit 3$\mu(x)=ln(x) (car on est sur un intervalle)

Ainsi une solution particulière est 3$\frac{ln(x)}{1+x^2} et donc y est solution ssi 3$\fbox{y(x)=\frac{ln(x)+\mu}{1+x^2}}.


La première méthode est donc clairement bien plus courte (quand elle peut s'appliquer).

Fractal

Posté par
Sticky
re : Equation différentielle 24-11-07 à 20:02

Oui Nightmare c'est bien pour le premier ordre. Et c'est bien cette méthode.

J'ai une autre question

Justement, il m'avait demandé d'où sortait l'égalité donné pour faire la variation de la constante. Et là l'avait démontré mais je ne m'en souviens plus, c'était un truc simple, ou il aboutissait à une forme y'=0.

Sinon pour la méthode de tout à l'heure que tu as su deviné  tu aurais d'autre exemple?

Posté par
Nightmare
re : Equation différentielle 25-11-07 à 00:46

Pour la variation de la constante je ne vois pas de quoi tu parles

Sinon pour ma méthode :

On prend par exemple l'équation 3$\rm x^{2}y'+xy=ln(x)

Le membre de gauche est presque la dérivée de x²y mais en fait non

On divise par x :
Cela donne 3$\rm xy'+y=\frac{ln(x)}{x}
Youpi, cela donne donc 3$\rm (xy)'=\frac{ln(x)}{x}
Donc
3$\rm xy=\frac{1}{2}ln^{2}(x)+C
Et au final :
3$\rm y(x)=\frac{ln^{2}(x)}{2x}+\frac{C}{x}

Posté par
Sticky
re : Equation différentielle 25-11-07 à 10:25

Ok Peux tu me dire si celle si est correctement faite:


tan(x)y'(x)+y(x) = tan(x)
\frac{sin(x)}{cos(x)}y'(x)+cos(x)y(x)=sin(x)
(sin(x)y(x))'=sin(x)
sin(x)y(x)=-cos(x)+C
y(x)=-cotan(x)+\frac{C}{sin(x)}

Sinon pour la méthode de variation en fait, je devais démontrer les solutions de y'+by=0, donc en fait au début de la démo on pose  y(x)=L(x)*e^{-B(x)}, puis on cherche L(x) avec des y est solution ssi. Et en fait, le colleur m'a demandé d'ou je posais mon  y(x)=L(x)*e^{-B(x)}, et c'est là qu'il l'a montré.

MErci en tout cas

Posté par
Sticky
re : Equation différentielle 25-11-07 à 10:26

Oups petite erreur à la 2ème ligne, il ne reste plus que le sin devant le y'

Posté par
gui_tou
re : Equation différentielle 25-11-07 à 11:56

Bonjour

Sticky, si ça peut t'aider : (Lien cassé)

Posté par
gui_tou
re : Equation différentielle 10-12-07 à 21:03

Bonjour

Fractal et Nightmare, je tenais à vous dire

Grâce à votre technique, j'ai résolu 3$x(1+x^2)y'+(1+3x^2)y=\fra{1}{1+x^2} en 5 lignes

Pratique pour gagner du temps en DS

Encore

Posté par
Fractal
re : Equation différentielle 10-12-07 à 21:42

Oui, pour gagner du temps en DS c'est vraiment super pratique, surtout quand les autres ne connaissent pas cette méthode

Fractal

Posté par
gui_tou
re : Equation différentielle 10-12-07 à 21:43

Je l'ai montrée à 3 personnes, mais ils n'ont pas tilté Dommage pour eux

Merci encore



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