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Equation différentielle

Posté par
maya14
19-08-22 à 11:21

Bonjour, je suis bloquée à un exercice lorsqu'il s'agit de trouver l'équation particulière.

Enoncé :
y'(x)+\sqrt{5}x=x avec y(0)=1/5

Mon travail :

- recherche de la solution de l'équation homogène
z'(x)+\sqrt{5}z(x)=0\Leftrightarrow z(x)=k\exp (-\sqrt{5}x)

- recherche de la solution particulière
w(x)=ax+b
w'(x)=a
a+\sqrt{5}(ax+b)=x
a+\sqrt{5}ax+\sqrt{5}b=x

A partir d'ici je bloque. Je souhaitais procéder par identification mais je n'y arrive pas

Posté par
Glapion Moderateur
re : Equation différentielle 19-08-22 à 11:34

Bonjour, oui, par identification.
l'égalité doit avoir lieu pour toutes valeur de x donc les deux polynômes doivent avoir les même coefficients. Autrement dit tu égales le coefficient de x à gauche et à droite ainsi que les termes constants.

Posté par
Pirho
re : Equation différentielle 19-08-22 à 11:41

Bonjour,

Glapion   personnellement, j'aurais écrit l'équation sous la forme y'+(\sqrt{5}-1)x=0
 \\
dans ce cas il suffit de résoudre l'équation homogène

mais ta réponse correspond mieux à la question posée

Posté par
Glapion Moderateur
re : Equation différentielle 19-08-22 à 11:46

Tu as raison Pirho, ta solution est évidemment beaucoup plus rapide et simple.

Posté par
Pirho
re : Equation différentielle 19-08-22 à 11:48

oups! je n'avais pas lu le détail

la recherche de l'équation homogène de maya14  est fausse

Posté par
Ulmiere
re : Equation différentielle 19-08-22 à 12:02

Je pense qu'il y a une erreur dans l'énoncé et que l'équation qu'elle cherchait à résoudre était plutôt y'(x) + \sqrt{5}y(x) = x

Posté par
Ulmiere
re : Equation différentielle 19-08-22 à 12:28

Si tel est le cas, constater que toute solution y est forcément C^\infty et poser z = y'

1) Quelle équation satisfait z ? Que vaut z(0) ?
2) En déduire la forme des primitives de z
3) En utilisant le fait que y(0) = 1/5, en déduire y
4) Vérifier que le y trouvé est effectivement une solution et appliquer le théorème de Cauchy-Lipschitz

Posté par
Pirho
re : Equation différentielle 19-08-22 à 12:44

Bonjour  Ulmiere

certainement que ton interprétation est la bonne; j'y avais pensé aussi.

Mais quand on pose un problème, il faut se relire afin de pouvoir donner le bon énoncé

Posté par
Glapion Moderateur
re : Equation différentielle 19-08-22 à 14:29

oui on le voit quand il écrit l'équation homogène z'(x)+\sqrt{5}z(x)=0

c'est bien que l'équation d'origine est y'(x)+\sqrt{5}y(x)=x

Auquel cas sa démarche qui est de résoudre l'équation homogène puis de chercher une solution particulière de l'équation avec second membre est bonne.

(je n'ai pas compris pourquoi poser z = y')

Posté par
Ulmiere
re : Equation différentielle 19-08-22 à 15:54

Parce qu'alors z'(x) = y''(x) = \dfrac{d}{dx}\left(x - \sqrt{5}y(x)\right) = 1 - \sqrt{5}z(x).

Autrement dit, z vérifie la même équation, mais avec 1 en second membre à la place de x, qui a une solution particulière z = y' = 1/\sqrt{5} très facile à trouver et la même solution homogène que l'autre équation A\exp(-\sqrt{5}x).

Vu la valeur de z(0) on trouvera facilement A, et on intégrera facilement z pour retrouver y à une constante près

Posté par
maya14
re : Equation différentielle 19-08-22 à 17:35

Merci beaucoup pour votre aide !

Posté par
Ulmiere
re : Equation différentielle 19-08-22 à 18:57

Posté par
Razes
re : Equation différentielle 19-08-22 à 23:25

Bonsoir,

En relisant le poste, on constate que maya14 a deja trouve  la solution de l'équation homogène et qui est :
z(x)=k\exp (-\sqrt{5}x)

Et qu'il était bloqué au niveau de l'équation particulière et plus précisément la determination de a,b tel que:
\forall x\in\mathbb{R}; a+\sqrt{5}ax+\sqrt{5}b=x ce qui est équivalent à : \forall x\in\mathbb{R}; x(\sqrt{5}a-1)+\sqrt{5}b-a=0



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