Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau terminale
Partager :

équations différentielles

Posté par
tetras
28-04-25 à 15:26

bonjour
merci pour votre aide
On considère (E): y'+\frac{1}{4}y=20e^{\frac{-1}{4}x}
d'inconnue y définie et dérivable sur [0;+oo[

Déterminer la valeur du réel a tel que g (x)=axe^{\frac{-1}{4}x}soit une solution particulière de l'équation différentielle (E)
j'ai trouvé a=20

2)on considère l'équation différentielle y'+\frac{1}{4}y=0
Déterminer les solutions de (E')
j'ai trouvé : xCe^{-ax}

C'est ici que je bloque :
3) en déduire les solutions de l'équation différentielle (E)

Posté par
Kohle
re : équations différentielles 28-04-25 à 16:43

Bonjour,
1) Oui a=20
2) Tu mélanges un peu :

Citation :
j'ai trouvé : xCe^{-ax}


Plutôt les fonctions x\mapsto C\,e^{-\frac{1}{4}x}
3) Dans ton cours on a du te dire que les solutions d'une équation différentielle linéaire à coefficients constants et avec second membre (comme ici) sont les fonctions somme des fonctions solutions de l'équation sans second membre et d'une solution particulière.
Ici, tu tiens les deux avec les questions 1) et 2).

Posté par
fph67
re : équations différentielles 28-04-25 à 16:44

Bonjour,

D'abord, dans 2, ce n'est pas E'=Ce^{-ax}, mais E'=Ce^{-\frac{1}{4}x} car on connait la valeur du coefficient de y

Ensuite, pour 3), le cours te dit que la solution complète est la somme de E' et d'une solution particulière.

Posté par
fph67
re : équations différentielles 28-04-25 à 16:47

@ Kohle, désolé, j'avais bien vérifié qu'il n'y avait pas de réponse, mais le temps que je poste, tu avais mis la tienne.

Posté par
Kohle
re : équations différentielles 28-04-25 à 16:51

Bonjour fhp67,
  3 minutes d'écart : tu n'as pas à être "désolé" bien sûr !

Posté par
tetras
re : équations différentielles 28-04-25 à 17:02

ah oui merci beaucoup j'ai vu mais je n'ai pas fait beaucoup d'exercices d'application je vais essayer
et je me suis trompé avec le latex mais j'avais bien écrit  les fonctions x\mapsto C\,e^{-\frac{1}{4}x} sont les solutions de (E')

Posté par
Kohle
re : équations différentielles 28-04-25 à 17:05

Oui et donc les solutions de l'équation (E) ?

Posté par
tetras
re : équations différentielles 28-04-25 à 17:21

j'ai vu cette propriété:
Si 𝑓 et 𝑔 sont deux solutions de l'équation différentielle 𝑦' = 𝑎𝑦, 𝑎 ∈ ℝ, alors 𝑓 + 𝑔 et 𝑘𝑓, 𝑘 ∈ ℝ, sont également solutions de l'équation différentielle.
et celle ci:
Les solutions de l'équation différentielle 𝑦' = 𝑎𝑦 + 𝑏 (𝑎 et 𝑏 deux réels, 𝑎 non nul) sont les fonctions de la forme :
𝑥 ⟼ 𝑢(𝑥) + 𝑣(𝑥)
où 𝑢 est la solution particulière constante de l'équation différentielle 𝑦' = 𝑎𝑦 + 𝑏
et 𝑣 est une solution quelconque de l'équation différentielle 𝑦' = 𝑎𝑦

mais ici (E) n'est pas du typey'=ay+b à cause du membre de droite qui comporte un terme en x dans l'exponentielle
désolé c'est pas très clair pour moi ce chapitre

Posté par
Kohle
re : équations différentielles 28-04-25 à 17:31

D'accord. Tu as fait un bon résumé de ce que tu "sais" et en conséquence de ce que tu "ne sais pas".
Donc apparemment, le résultat auquel j'ai fait allusion n'est pas dans ton cours.
On n'a plus le choix : il va falloir le démontrer. Ce n'est pas tout à fait immédiat quand on est débutant en équations différentielles.
Je ne pense pas que ce soit à ta portée. En conséquence, je posterai la démonstration dans ce cas particulier plus tard. Probablement en fin de soirée (si personne n'est intervenu d'ici là).
En attendant, tu peux y réfléchir ...

Posté par
carpediem
re : équations différentielles 28-04-25 à 19:43

salut

tout le problème est de savoir ce qu'est le second membre dont parle Kohle et qui n'est pas compatible avec

tetras @ 28-04-2025 à 17:21


Les solutions de l'équation différentielle 𝑦' = 𝑎𝑦 + 𝑏; (𝑎 et 𝑏 deux réels, 𝑎 non nul) sont les fonctions de la forme :
𝑥 ⟼ 𝑢(𝑥) + 𝑣(𝑥)
où 𝑢 est la solution particulière constante de l'équation différentielle 𝑦' = 𝑎𝑦 + 𝑏
car ce second membre dépend de l'inconnue y

il est donc toujours préférable d'écrire l'équation différentielle sous la forme y' + ay = f(x)  dont le second membre est indépendant de y et pour laquelle la propriété 3/ de Kohle s'applique sans problème

et de plus car :

1/ l'expérience conduit à comprendre pourquoi : la forme du second membre "donne" la forme d'une solution particulière dans de très nombreux cas

2/ l'écriture y' = ay + f(x) est évidemment équivalente à l'écriture y' - ay = f(x)

Posté par
fph67
re : équations différentielles 28-04-25 à 20:19

Vus sur la toile...

* D'après le B.O. :
Pour une équation différentielle y' = ay + ƒ : à partir de la donnée d'une solution particulière, déterminer toutes les solutions.

* Interprété par exemple ainsi dans un manuel :équations différentielles

Donc, vue la façon dont est posée l'exercice, il suffit de sommer les deux solutions sans chercher une quelconque démonstration.

Posté par
tetras
re : équations différentielles 29-04-25 à 10:43

merci. J'essayais de m'entraîner sur le sujet de Bac Amérique de Sud 2024.

Posté par
tetras
re : équations différentielles 29-04-25 à 11:25

du coup si j'applique un peu bêtement ça me donne f(x)=e^{\frac{-1}{4}x}(20x+8)

Posté par
fph67
re : équations différentielles 29-04-25 à 13:25

Bonjour,

Vu l'autre exercice, il faut, peut-être, justifier le résultat. En tout cas, c'est ce que fait le correcteur de l'APMEP pour la question 3) de cet exercice, voir pièce jointe ci-dessous.

équations différentielles

Posté par
fph67
re : équations différentielles 29-04-25 à 13:48

Zut, j'ai recopié bêtement la correction sans la vérifier !
A la deuxième ligne il y a une erreur, c'est
f'(x)-g'(x)=1/4*[g(x)-f(x)]
mais la suite est correcte (à une faute de frappe près).

Posté par
tetras
re : équations différentielles 29-04-25 à 15:15

merci beaucoup fph67 cette fois j'ai tout compris

Posté par
carpediem
re : équations différentielles 29-04-25 à 19:09

certes mais il est dommage de donner la correction ...

Posté par
tetras
re : équations différentielles 29-04-25 à 20:00

j'ai refait l'exercice

Posté par
fph67
re : équations différentielles 29-04-25 à 20:32

carpediem @ 29-04-2025 à 19:09

certes mais il est dommage de donner la correction ...

C'était peut-être un peu maladroit, mais pour moi, c'était la méthode la plus simple pour illustrer la démarche qui semblait être celle qu'utiliserait un professeur de terminale. L'idée était que l'élève utilise la démarche dans l'autre exercice.
Par ailleurs,  je ne pense pas qu'un élève de terminale ait la fameuse "expérience" dont tu parles pour deviner le plus souvent la forme de la solution particulière.
Désolé de ce petit billet d'humeur. Si ça déplait aux modérateurs, qu'ils me bannissent, je n'en mourrai pas.

Posté par
malou Webmaster
re : équations différentielles 30-04-25 à 07:36

Bonjour à tous

Aucun souci fph67
Sache que tous les programmes sont accessibles depuis les fiches d'ilemaths niveau terminale, et toutes ces corrections sont chez nous également ( fiches / bac) on peut peut être d'ailleurs aller voir comment Hiphigenie l'a rédigé 😉

Posté par
carpediem
re : équations différentielles 30-04-25 à 18:30

fph67 @ 29-04-2025 à 20:32

Par ailleurs,  je ne pense pas qu'un élève de terminale ait la fameuse "expérience" dont tu parles pour deviner le plus souvent la forme de la solution particulière.

là n'est pas le pb !! cela est une évidence !! et ce n'est pas de cela que je parle

(et l'expérience viendra justement dans la comparaison entre ce second membre et la solution particulière proposée ... pour celui qui continuera à avoir des équa diff à résoudre)

le pb est de donner la réponse à
Citation :
4) On considère une fonction f définie et dérivable sur R.
Démontrer l'équivalence : « f solution de (E) ⇔ ( f − h) solution de E0».

y a t'il un lien avec  cette propriété ?
(E) : y'=ay+f
si g solution particulière de (E) sur I
les solutions de (E) sur I sont les fonctions xCe^{ax}+g(x)
que je viens de voir dans mon post précédent?
de l'autre post (certes dans le cas particulier de cette équation différentielle) ou encore ici :
Citation :
Les solutions de l'équation différentielle 𝑦' = 𝑎𝑦 + 𝑏 (𝑎 et 𝑏 deux réels, 𝑎 non nul) sont les fonctions de la forme :
𝑥 ⟼ 𝑢(𝑥) + 𝑣(𝑥)
où 𝑢 est la solution particulière constante de l'équation différentielle 𝑦' = 𝑎𝑦 + 𝑏
et 𝑣 est une solution quelconque de l'équation différentielle 𝑦' = 𝑎𝑦

mais il est bon et important qu'un élève de terminale sache la faire ... avec un guide éventuellement la première fois



en tout cas au bac ce résultat est admis comme "l'indique" (le sous-entend) la question : en déduire ...



Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 1750 fiches de maths

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !