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Modèle de Verhulst

Posté par
PainOchocolat
27-03-21 à 17:03

Bonjour à tous,
J'ai un exercice de mathématiques concernant le modèle de Verhulst sur une population de lapins. Voici l'énoncé :
Le modèle de Verhulst est basé sur l'hypothèse que la vitesse d'accroissement est proportionnelle, d'une part à la population g(t) , et d'autre part à la capacité d'accueil encore disponible M - g(t) où M est une constante représentant l'effectif maximal qui peut apparaitre au sein de cette population. La population de départ est de 10 lapins. L'ile ne peut contenir plus de 1 000 lapins, la fonction g (en milliers de lapins) verifie alors l'équation logistique y' =ay(1-y) , où a = 0, 05.
1. On pose z=1/y. Montrer que l'équation (E 2 ) équivaut z' + az=a (E 3 )
2. Résoudre l'équation différentielle (E 3 ) et montrer que g (t) = 1/(1 + 99e ^ (- 0.05t)) 3. Étudier g sur [0;+inifinie[ et représenter g dans le plan : on obtient la courbe logistique

Je bloque à la première question, car après de longue recherche je trouve un résultat final qui n'est pas égal, je ne sais pas comment vous partagé mes avancés car il y en a un peu partout sur ma feuille de brouillon (si quelqu'un a une solution pour que je vous envoie ce que j'ai fais, je suis preneur).
Je vous remercie de l'attention portée à mon problème, en vous souhaitant une bonne fin d'après midi.

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 17:50

Sans vous partagez d'images, je vais essayer de résumer:
z'=(1-z)a, or z=1/y, donc z'=-1/y^2
<=>-1/y^2=(1-1/y)a or y=1/z
<=>-z^2=(1-z)a
J'ai fais pareil pour y:
y'=ay-ay^2
<=>-1/z^2=a*1/z-a*1/z^2
<=>-1/z^2=(a-a^2)z
Voilà très brièvement ce que j'ai réussie à faire, sans grand résultat. Je ne sais pas ou est ma faute ni sila manière dont je transcris z' en fonction de y' est juste.
Merci de votre attention portée à l'égard de ce sujet !

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 17:55

bonjour

la dérivée de 1/z n'est pas -1/z²

z est une fonction de t

Posté par
Pirho
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 17:57

Bonjour

matheuxmatou

grillé j'allais poster la même chose

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:03

Bonjour, je ne comprends pas trop où vous voulez en venir, car pourtant je viens de vérifier, et je ne me suis pas tromper dans la dérivée de la fonction inverse.

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:17

si !

quelle est la dérivée par rapport à t de y(t) = 1/z(t) ?

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:24

y(t)=1/z(t)
y'(t)=-1/z'(t)
z'(t)=-1/y^2 mais si on repasse par là c'est un éternel recommencement  ?
Sinon, ce serai ça : y'(t)=1/(-1/y^2)=-y^2 ?

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:25

de pire en pire !

PainOchocolat @ 27-03-2021 à 18:24


y(t)=1/z(t)
y'(t)=-1/z'(t)   certainement pas !

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:26

tu as bien un cours sur les dérivée usuelles et les composées classiques ? non ?

faut l'apprendre ...

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:28

je connais mon cours...
(1/x)'=-1/x^2
(1/U^n)'= -nU/U^n+1

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:29

voir paragraphe II-2 de cette fiche de première : Cours sur les dérivées et la dérivation

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:29

y(t)=1/z(t)
y'(t)=-1/(z'(t))^2
z'(t)=-1/y^2 mais si on repasse par là c'est un éternel recommencement  ?
Sinon, ce serai ça : y'(t)=1/(-1/y^2)=-y^2 ?

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:29

PainOchocolat @ 27-03-2021 à 18:28

je connais mon cours...
(1/x)'=-1/x^2
(1/U^n)'= -nU/U^n+1 Non !

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:32

Si je prends la formule qui correspond c'est a dire (1/v)'= -v/v^2, cela renvient donc à la formule avec U que j'ai écrit. Cela donnerait donc z'=-y/y^2 ?

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:39

Citation :
Si je prends la formule qui correspond c'est a dire (1/v)'= -v/v^2


c'est faux ! lis correctement ton cours ou la fiche

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:42

Pourtant j'ai pris cette formule dans le lien sur les dérivées que vous m'avez envoyé.

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:43

ah ben alors faut que tu te procures une loupe pour apprendre à lire sans rien louper !

regarde mieux ce qui est écrit... puis ce que tu écris...

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:50

Je voudrais donc bien une loupe...
Je parle de la formule en pièce au cas où vous n'auriez pas compris.

Modèle de Verhulst

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:52

maintenant ré-écris la moi correctement plutôt que me faire des copies d'écran

et compare à ce que tu écrit précédemment !

personnellement j'ai très bien compris, c'est toi qui ne comprends pas où est le problème dans ce que tu écris à 18:32

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 18:58

D'accord, il y a un malentendu, mon message à 18h32 était une "réponse" peut viable du coup, à mon message de 18h29, j'ai juste rajouter un carré pour que la dérivée que j'ai écris sois au moins juste. A ce moment là, je n'avais pas encore vu votre message comportant le lien.
Donc si cela est bon cela donnerait : z'=-y/y^2 ou y'=-z/z^2, mais même avec ces dérivées ci je ne tombe toujours pas sur le même résultat :
je trouve -y/y^2=a-a/y et a/y -(a/y)^2=-y

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:00

mais bon sang essaye de comprendre ce que je te dis !

(1/y)' = - y / y² est faux

d'ailleurs ça se simplifierait par y et donnerait

(1/y)' = -1/y

donc on reprends tout !

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:04

Grosse erreur de ma part, j'ai oublié de dérivée le numérateur:
donc cela ferait z'= -y'/y^2, sachant que y=1/z, y'=-1/z^2, mais là on en revient au problème de tout à l'heure non ?

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:05

ah quand même !!!!

c'est pas vraiment la même chose y et y'

bon alors

y = 1/z

donc y' = ...?

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:07

(et certainement pas -1/z² )

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:09

bon allez, je te laisse, on a passé trop de temps pour une simple application du cours

y = 1/z

y' = ...

et on remplace dans

y' = ay(1-y)

et on trouve ce qui est demandé...

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:10

oui
Donc y'=-z'/z^2
y'=(-1/y^2)/z^2 mais je pense que je ne suis toujours pas bon

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:11

première ligne :  oui

deuxième ligne... c'est un peu n'importe quoi et je ne vois pas à quoi ça servirait !

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:13

ce serai pour trouver y'=z'/z^2=(-y/y^2)/z^2

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:14

bon allez, j'abandonne ! bonne soirée...

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:15

Bonne soirée à vous aussi...

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:25

Je crois avoir compris mon erreur, je veux  à tout prix remplacer z' ou y' alors qu'il n'y en a pas besoin, est-ce cela ?

Posté par
Pirho
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 19:32

tu pars de y' =ay(1-y)~~(1)

y=\dfrac{1}{z}

y'=-\dfrac{1}{z^2}z'

tu remplaces y' et y dans (1)

il n'y a plus de y ni de  y'

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 27-03-21 à 21:17

C'est bon j'ai enfin réussi, merci pour votre aide précieuse !
En voulant donc faire la question b, je me pose une petite question, est-ce que g(t) est une solution de l'équation différentiel
Par ailleurs, est-ce que cette solution de E3 est juste :
z=Ce^-0.05t + 1 ? C une constante

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 28-03-21 à 10:38

Bonjour,
Je crois ne pas m'être tromper sur la solution, mais en revanche je n'arrive pas à trouver C, car il est clair de penser que C=99 vu que c'est écrit explicitement dans la question.
On nous dit dans l'exercice précèdent, en rapport avec celui la, que t est exprimer en mois, donc si on prend t=0, on devrait trouver un résultat égal à 10 vu que la population de base est de 10 lapins. J'ai donc fais ca sans succès :
z(0)=Ce^-0.05t + 1 = 10
C=10/e^-0.05*0 +1
C=9
Je ne comprends pas très bien aussi pourquoi g(t) à la forme d'une fonction inverse ?
Pourriez vous m'aider à trouver mon erreur, même si je sais que vous m'avez déjà bien aider.

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 28-03-21 à 10:43

faudra quand même lire l'énoncé avec un peu plus d'attention !

tu confonds z(t), qui est bien de la forme que tu as donnée hier à 21:17

et g(t)... qui est solution de y' = ay(1-y)

g(t) = 1 / z(t)

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 28-03-21 à 10:45

donc

g(t) = \dfrac{1}{Ce^{-0,05t}+1}

et g(0)=10 ... et pas z(0)=10

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 28-03-21 à 10:45

z(0) = 1/10

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 28-03-21 à 10:54

Merci beaucoup ! Je n'avais pas compris les choses comme ça !
En revanche je ne trouve pas C=99, voici ce que j'ai fais:
1/C*e^-0.05*0 + 1=10
1/C+1 =10
10c + 10=1
C=-9/10

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 28-03-21 à 11:02

à mon avis ton énoncé est mal recopié

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 28-03-21 à 11:04

ah non !

tu remarqueras que g(t) est la population... en milliers de lapins

donc g(0) = ...?

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 28-03-21 à 11:12

Mon énoncé est bien recopier, je n'ai pas fais de faute.
Effectivement, j'ai encore mal lu l'énoncé, donc :
g(0)=1/Ce^-0.05*0 + 1 = 1/100
1/C + 1 =1/100
C=99
Cela marche, merci beaucoup !

Posté par
PainOchocolat
re : Modèle de Verhulst 28-03-21 à 11:33

Du coup, j'ai une dernière petite question, à quoi nous sert la constante M?
est ce pour justifier que g(t) ne "dépassera" pas 1, donc 1000  dans la troisième question ?

Posté par
matheuxmatou
re : Modèle de Verhulst 28-03-21 à 18:01

PainOchocolat @ 28-03-2021 à 11:12

Mon énoncé est bien recopier, je n'ai pas fais de faute.
Effectivement, j'ai encore mal lu l'énoncé, donc :
g(0)=1/ ( Ce^-0.05*0 + 1 )  = 1/100
1/C + 1 =1/100
C=99
Cela marche, merci beaucoup !



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