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Modèle de Verhulst sur les bactéries

Posté par
Lililili
21-12-11 à 13:22

Voici un exercice de maths pour la rentrée. J'ai déjà essayer plein de choses mais je n'y arrive pas. En plus je n'ai pas très bien compris ce chapitre, ce qui n'aide pas pour la résolution de cet exercice.

[...]
Equation différentielle (E) : y'= ay(1-y), où a est une constante réelle > 0.
1) Résoudre (E) en posant z=1/y
2) f(0) = 0,01, exprimer f(t) en fonction de a et t.

Mes essais :
z'= -1/y²
-1/y² = [a(1/y)](1-(1/y)) <=> [...] <=> ay-a = -1
Ensuite :
y=1/z
y'= 1/z²
1/z² = [a(1/z)](1-(1/z)) <=> [...] <=> az-a = -1

Mais le problème c'est que je ne sais pas comment résoudre une équation et je n'arrive pas à faire la suite. Je sais qu'il faut que je trouve une solution f(x) à cette équation, mais impossible de la trouver car je ne sais pas comment faire.
J'espère que quelqu'un m'aidera à comprendre.
Merci d'avance

Posté par
Glapion Moderateur
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 14:02

Bonjour, non, si z=1/y alors z'=-y'/y²
il vaut mieux partir de y=1/z, calculer y'=-z'/z² et remplacer y et y' dans l'équation différentielle.

Posté par
Lililili
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 14:04

Pourquoi : z=1/y alors z'=-y'/y² ? On m'a toujours dit que f(x)=1/x alors f'(x) = -1/x² .
Je vais essayer cela alors

Posté par
Glapion Moderateur
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 14:08

Oui mais la dérivée de 1/u est -u'/u², formule de dérivation des fonctions composées. Dans le cas de 1/x, la dérivée de x vaut 1 donc ça donne bien -1/x² mais dans le cas d'une fonction quelconque, il ne faut pas oublier le u'.

(exemple, tu veux dériver 1/sin(x) ça sera -cos(x)/sin²(x) il ne faut pas oublier le u' qui ici vaut cos(x) )

Posté par
Lililili
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 14:15

Ah d'accord, merci pour cette information .

Donc si je remplace, (E) : -z'/z² = [a(1/z)](1-(1/z)) <=> -z'/z² = a/z - a/z² <=> -z' = az-a <=> z' = -az+a

Et à partir de là, je fais quoi ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 14:37

Maintenant tu es arrivé sur une équation différentielle connue et ton cours devrait te dire qu'elle est la solution de l'équation homogène z'=-az et puis tu dois trouver une fonction particulière (essaye de trouver une fonction constante) et la solution générale sera la somme des deux.

Posté par
Lililili
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 14:44

Oulala !!
Alors L'ensemble des solutions est f(x)=(ke^ax)-b/a , ici f(x) = (ke^-ax)-(-a/a) = (ke^-ax)+1 ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 14:48

Oui très bien donc z=ke-at+1 et donc f(t)=1/z=1/(ke-at+1)=eat/(k+eat)
et seulement là tu fais f(0)=0.01 pour trouver k

Posté par
Lililili
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 14:55

Ah d'accord, merci beaucoup .
Je trouve donc à la fin k=99. Est-ce une valeur possible ?
Il faut ensuite que je dérive f(t) = eat/(99+eat)
J'utilise donc la formule u/v pour dérivé ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 15:02

oui c'est bien, k=99,
oui ça se dérive en u/v mais tu n'as pas besoin, rappelle toi que y'= ay(1-y)

Posté par
Lililili
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 15:08

ah oui c'est vrai. Je trouve à la fin que la fonction est strictement croissante, j'espère ne pas me tromper car sur ma calculette je ne peux pas taper a comme constante pour pouvoir vérifier mes résultats. Merci beaucoup de ton aide

Posté par
Lililili
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 16:53

J'ai un souci, je n'arrive pas à faire le tableau de variations de la fonction : f'(t) = (99*a*eat)/((99+eat)²)
avec f(t) = (eat)/(99+eat) avec a un constante réelle tpujours positive. On sait aussi que y'=ay(1-y).
Est-ce que qeulqu'un peut m'aider ?

Posté par
Lililili
Etude de fonctions avec exponentielle 21-12-11 à 16:57

Bonjours, voilà j'ai un souci, je n'arrive pas à faire le tableau de variations de la fonction : f'(t) = (99*a*eat)/((99+eat)²)
avec f(t) = (eat)/(99+eat) avec a un constante réelle toujours positive. On sait aussi que y'=ay(1-y).
Est-ce que quelqu'un peut m'aider ?

J'ai dit qu'un carré était toujours positif donc (99+eat)²>0
Puis 99>0 ; a>0 ; et donc eat>0 . Dans mon tableau j'ai alors la fonction f(t) qui est toujours croissante. Sauf que je ne suis pas convaincu, et je ne peux pas vérifier sur ma calculette car je ne peux pas mettre de constante !!

*** message déplacé ***

Posté par
Glapion Moderateur
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 16:59

tu dois faire le tableau de variation de la dérivée, tu es sûr ? d'habitude on se contente du signe de la dérivée.
Si tu veux étudier les variations de la dérivée, il faut que tu la re-dérives et que tu étudies le signe de f"(t)

Posté par
baptou_ba
re : Etude de fonctions avec exponentielle 21-12-11 à 16:59

expo a valeurs strictement positive suffit
c correct

*** message déplacé ***

Posté par
Lililili
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 17:00

Pardon, je veux étudier le signe de la dérivée, pour ensuite étudier le sens de variation de la fonction f(t) :s

Posté par
Lililili
re : Etude de fonctions avec exponentielle 21-12-11 à 17:01

D'accord merci, mais est-ce qu'il y a un moyen de vérifier cela sur une courbe ?

*** message déplacé ***

Posté par
baptou_ba
re : Etude de fonctions avec exponentielle 21-12-11 à 17:03

choisit des a differents et regarde

*** message déplacé ***

Posté par
Lililili
re : Etude de fonctions avec exponentielle 21-12-11 à 17:07

Justement, c'est ce que j'ai fais, et je ne trouve pas du tout cela, je cois qu'elle monte, puis qu'elle descend !!

*** message déplacé ***

Posté par
baptou_ba
re : Etude de fonctions avec exponentielle 21-12-11 à 17:10

alors ta derivee est fausse

*** message déplacé ***

Posté par
Glapion Moderateur
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 17:12

Ben alors c'est très simple, vu son expression la dérivée est toujours positive.

Posté par
Lililili
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 17:44

Sa je l'ai fait, sauf que sur ma calculette, au bout d'un moment elle stagne puis elle n'existe plus. Est-ce que je dois le marquer ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 17:59

la dérivée tend vers 0 et la fonction tend vers son asymptote y=1
ça va ressembler à ça :
Modèle de Verhulst sur les bactéries

Posté par
Lililili
re : Modèle de Verhulst sur les bactéries 21-12-11 à 20:01

Ah d'accord, merci beaucoup pour cette aide .
Une dernière petite question, comment obtenez-vous ceci ? Avec quel logiciel ?



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