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Niveau Maths sup
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équation différentielle

Posté par
sheigh
25-04-18 à 15:35

Bonjour à tous et toutes, voici un exercice :

Soit (x+1) y' +x y = x^2 -x + 1
1) trouver une solution polynomiale
2) en déduire l'ensemble des solutions sur l'ensemble des réels
3) déterminer une solution vérifiant la condition initiale y(1)=1

E.H : (x+1)y'+xy=0
y'+\frac{x}{x+1}
y'+\frac{x+1-1}{x+1}y=0
y'+(1-\frac{1}{x+1}y=0
y(x)=A exp(-(x-ln(x+1))= A exp(-x+ln(x+1))

Sp sous la forme d'un polynôme ax^2+bx+c
y=ax^2+bx+c
y'=2ax+b
en remplaçant dans l'équation différentielle, je trouve a=0, b=1 et c=-2
d'où sp = x-2

la solution général est donc : y = A exp(-x+ln(x+1))+x-2

avec la condition initiale y(1)=1

je trouve donc :

y=\frac{2}{exp(-1+ln2)} + x-2

Est-ce correct ?

Je vous remercie par avance.

Posté par
sheigh
re : équation différentielle 25-04-18 à 15:41

Oops, c'est mieux ainsi :

y= \frac{2}{exp(-1+ln2)} * exp(-x+ln(x+1)) + x-2

Posté par
BoboSalut
re : équation différentielle 25-04-18 à 15:57

Bonjour,

Le théorème de Cauchy Lipschitz indique l'existence et l'unicité de la solution (sous quelles conditions?).

De même, est-il dit à quoi appartient x?


Pour vérifier, il suffit de dériver, et de voir dans l'équation

Posté par
Razes
re : équation différentielle 25-04-18 à 16:11

Bonjour,
Tu peux simplifier ton expression, sachant que :e^{\ln (x+1)}=x+1

Posté par
etniopal
re : équation différentielle 25-04-18 à 16:16

On n'a pas besoin de  Cauchy - Lipschitz  pour cette ED .

Mais dans l'étude de l'équation  (x +1 ) y' + x y = 0  ,  si on divise par x + 1 ,  il faut se placer dans un intervalle ne contenant pas -1

Posté par
Razes
re : équation différentielle 25-04-18 à 16:18

Tu dois aussi discuter en fonction des deux intervalles ]-\infty,-1 [ et ]-1,+\infty [

Posté par
etniopal
re : équation différentielle 25-04-18 à 18:52

Plus précisément il y a les solutions sur   A := ]- , -1[  , celles sur B := ]-1 , +[  et celles sur .
Celles sur A forment un sous espace affine de dimension 1 de A .

Celles de B aussi .

Il faut voir s'il en est de même pour les solutions sur .

Posté par
lafol Moderateur
re : équation différentielle 25-04-18 à 21:43

Bonjour
il était demandé l'ensemble des solutions sur l'ensemble des réels .... partant de là la solution proposée par sheigh, qui fait intervenir des ln(x+1), ne PEUT PAS être bonne....

Posté par
verdurin
re : équation différentielle 25-04-18 à 22:49

Bonsoir,
de toutes façons, il n'y a qu'une seule fonction définie et dérivable sur R qui soit solution de cette équation : c'est xx-2.

Posté par
lafol Moderateur
re : équation différentielle 25-04-18 à 23:06

et elle ne vérifie pas y(1) = 1 ....

Posté par
etniopal
re : équation différentielle 25-04-18 à 23:41

verdurin

1.
Les solutions sur A ou sur B sont de la même forme  x   c. (x + 1)exp(-x) + x - 2 ( c )

2.
    On remarque que  pour tout   , u : ,   x   (x + 1)exp(-x) + x - 2  est solution sur .

   Ce sont les seules ; car si  y est solution sur , il existe (a,b) ² tel que y(x) = a. (x + 1)exp(-x) + x - 2 si x < 0  et  y(x) = b. (x + 1)exp(-x) + x - 2 si x > 0  .
y étant dérivable  au point -1  on a :  -a.e +1 = -b.e +1 donc a = b et donc  y  = ua .

3.
   ue est la seule solution sur qui vaut 1 en 1 .

(sauf erreur)

Posté par
sheigh
re : équation différentielle 26-04-18 à 09:54

Bonjour,

Je vous remercie tous et toutes pour vos réponses, cependant, je souhaiterai plus amples explications pour mieux comprendre tout le procédé. Etniopal j'ai perdu le fil de votre dernier message à partir du point 2.

1) Pour commencer, on cherche les intervalles car on est dans le cas où on divise par (x+1) y', d'accord.

2) La solution de l'équation homogène, j'ai un peu de mal à vous suivre car je procédais de la sorte :
y'+\frac{x}{x+1} y = 0
y'+\frac{x+1-1}{x+1}=0
y'+\frac{x+1}{x+1}-\frac{1}{x+1} =0
y'+(1-\frac{1}{x+1} y =0
donc y(x)=A*exp(x-ln(x+1))

Est-ce que c'est à ce stade qu'il faut distinguer les deux intervalles ? Mais comment ? Ou bien c'est une fois qu'on a trouvé la solution particulière ? Là aussi mais comment ?

3) On demande de trouver l'ensemble des solution sur l'ensemble des réels pourtant il y a des intervalles, je suis perdue.

Posté par
carpediem
re : équation différentielle 26-04-18 à 10:09

salut

tu as perdu un y

ensuite il serait bien de savoir que e^{a + b} = e^ae^b

\forall x \in \R  :  (x + 1)y' + xy = 0 \iff_{\red (1)} y' + \left( 1 - \dfrac 1 {x + 1} \right) y = 0 \iff_{\red (2)} y = k e^{\ln (x + 1) - x} \iff y = k (x + 1) e^{-x}

(1) : sur ]-oo, -1[ ou sur ]-1, +oo[

(2) : les solution de l'équation y' + a(x)y = 0 sont les fonctions x \mapsto ke^{-A(x)} où A est une primitive de a

il serait bien de connaitre son cours ...

Posté par
Priam
re : équation différentielle 26-04-18 à 10:24

1)  y = x - 3  est une solution polynomiale.

Posté par
etniopal
re : équation différentielle 26-04-18 à 10:27




sheigh
     1.D'abord il n'y a aucun raisonnement dans ce que tu racontes .

     2.Si tu t'attaques à  l'équation homogène tu dois au moins  te dire que   si  y : est dérivable et vérifie "  x , (x + 1)y '(x) + xy(x) = 0 " alors ...

      3.puis tu divises allègrement par x + 1  !!
   Mais tu ne peux  pas le faire dans le cas où x = -1 , cas que tu n'as pas exclu .
--------------
Donc la réponse à ta question :
" Est-ce que c'est à ce stade qu'il faut distinguer les deux intervalles  ? " ne peut qu'être
qu'il te  fallait   être  prévoyant   .
Tu recommences  ton raisonnement :
  si J = A ou B et si   y :  J est dérivable et vérifie "  x J  , (x + 1)y '(x) + xy(x) = 0 " alors

on a  ,     y '(x) + a(x)y(x) = 0   pour tout x de J  ( si  a(x) =  x/(x + 1) )
Une primitive de a  étant A : x x - ln(|x + 1|)
.....

Posté par
sheigh
re : équation différentielle 27-04-18 à 14:39

Bonjour,

Je vous remercie.



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