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Niveau Maths sup
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Erreur de raisonnement avec équa diff 1er ordre

Posté par
Xenthys
21-08-11 à 17:25

Bonjour à tous (décidément, je viens souvent dernièrement !),

En faisant un exercice sur les équa diff, je suis tombé sur l'équation différentielle suivante en m'apercevant que j'ai une erreur de raisonnement dans ma résolution d'équations différentielles:

y'-y+cos(t)=0 sachant que j'ai prouvé précédemment que e^x \int_{x}^{\infty} e^{-t}cos(t) dt= \frac{cos(t)-sin(t)}{2}.

Alors ma résolution étape par étape:

Équation sans second membre

f(x)=\lambda e^{-\int -1/1 dx}=\lambda e^x

Solution particulière (et c'est là où ça cloche)

avec la méthode de la variation de la constante, si f_1(x)=\lambda(x) e^x, on trouve

\lambda'(x)=\frac{\textcolor{red}{-}cos(t)}{e^{x}}        (si E est de la forme a(x)y'+b(x)y=c(x), on a \lambda'(x)=\frac{c(t)}{a(t)*f_1(t)} avec f_1 sol particulière de E sans second membre)

donc \lambda(x)=\textcolor{red}{-}e^{-x} \frac{cos(x)-sin(x)}{2} au lieu de \lambda(x)=\textcolor{red}{+}e^{-x} \frac{cos(x)-sin(x)}{2}comme ma calculatrice (et l'énoncé d'après ce que j'ai fait avant) semblent le suggérer. Où est l'erreur de signe? L'équation est bien équivalente à y'-y=\textcolor{red}{-}cos(t). D'où vient le f_0 du dénominateur de \lambda', parce que si je peux prendre n'importe quelle solution particulière de l'équation homogène, je vais forcément obtenir des primitives qui diffèrent d'un facteur. Je ne comprends pas ...

Merci d'avance

Posté par
klux
re : Erreur de raisonnement avec équa diff 1er ordre 21-08-11 à 17:29

Bonjour,

Citation :
j'ai prouvé précédemment que e^x \int_{x}^{\infty} e^{-t}cos(t) dt= \frac{cos(t)-sin(t)}{2}.


Ça n'a aucun sens : x est une variable globale alors que t est une variable muette...

Posté par
Xenthys
re : Erreur de raisonnement avec équa diff 1er ordre 21-08-11 à 17:31

Désolé, tu as raison, il faut lire ...=\frac{cos(x)-sin(x)}{2}.

Posté par
klux
re : Erreur de raisonnement avec équa diff 1er ordre 21-08-11 à 17:36

J'ai l'impression que tu te compliques la vie...

La méthode de la variation de la constante fournit K'(t)=-cos(t)e-t (en cherchant une solution particulière sous la forme K(t)et où K est une fonction dérivable).

Il suffit donc de trouver une primitive de la fonction qui à t associe -cos(t)e-t (en remarquant, par exemple, qu'il s'agit de la partie réelle d'une exponentielle complexe que l'on sait donc facilement intégrer).

Posté par
klux
re : Erreur de raisonnement avec équa diff 1er ordre 21-08-11 à 17:40

Ton ' est bon. L'erreur vient de ton intégration.

Posté par
klux
re : Erreur de raisonnement avec équa diff 1er ordre 21-08-11 à 17:42

Beurk ! Je retire ce que j'ai dit. Tu as encore fait une erreur entre variable globale/muette. Soit tu appelles la variable x, soit t mais pas les deux !

Vu l'énoncé, la variable est t.

Posté par
Xenthys
re : Erreur de raisonnement avec équa diff 1er ordre 21-08-11 à 17:57

Ah mince, je me suis trompé partout. La variable globale c'est x, et la variable muette (dans l'intégrale) c'est t. Mais je ne comprends pas: j'ai trouvé que l'intégrale valait  \int_x^{\infty}e^{-t}cos(t)dt =e^{-x}\frac{cos(x)-sin(x)}{2}. Jusque là pas de problème. Le problème vient du fait que ma solution particulière vaut -e^{-x}\frac{cos(x)-sin(x)}{2} et non e^{-x}\frac{cos(x)-sin(x)}{2} comme la calculatrice le suggère. En gros, ma calcultrice me dit que la solution de cette équation est f(x)=\lambda e^x + \frac{cos(x)-sin(x)}{2} et je ne comprends pas le signe +.

Posté par
klux
re : Erreur de raisonnement avec équa diff 1er ordre 21-08-11 à 18:43

Je t'ai expliqué où était ton erreur !

Ton ' est juste, mais tu t'es trompé dans l'intégration pour trouver . Revois ce calcul.

Posté par
klux
re : Erreur de raisonnement avec équa diff 1er ordre 21-08-11 à 19:18

Pour intégrer \lambda'(t)=-\cos(t)e^{-t}, on peut observer qu'il s'agit de la partie réelle d'une exponentielle complexe : \lambda'(t)=-\text{Re}\left(e^{(i-1)t}\right).

En intégrant, on trouve \lambda(t)=-\frac{1}{2}e^{-t}\left(-\cos(t)+\sin(t)\right) à une constante près.

C'est bon, tu vois où est ton erreur de signe maintenant ?

Posté par
Xenthys
re : Erreur de raisonnement avec équa diff 1er ordre 21-08-11 à 23:16

Tout à fait, merci . Je ne sais pas pourquoi je me suis trompé. J'avais fait une IPP.

Posté par
klux
re : Erreur de raisonnement avec équa diff 1er ordre 21-08-11 à 23:17

Ça marche aussi via une IPP. Encore faut-il éviter les erreurs de calculs



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