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probleme sur un dm :les equations differentielles

Posté par naivythechat (invité) 01-11-04 à 14:46

1) on considere l equation differentielle (E):2y'+3y=0
Determiner toutes solutions y de (E)

2)on note (E') l equation differentielle: 2y'+3y=x²+1
  a)determiner une fonction f polynome du second degre, qui soit solution de (E')
  b)montrer que: une fonction g est solution de (E') si et seulement si le fonction g-f ets solution de(E)
  c)en deduire toutes les solutions de (E')
3)en suivant la meme demarche que dans le question 2) resoudre l equation differentielle (E''):2y'+3y=cosx
( on pourra commencer par determiner une fonction f qui soit solution de (E'')de la forme: f(x)=a cosx + b sinx )

En fette je bloque a la question 2)a) je n ai pas reussit a trouver la fonction f se qui m empeche totalement de poursuivre.
merci d avance aux personnes qui pourront m aider.

Posté par
Nightmare
re : probleme sur un dm :les equations differentielles 01-11-04 à 15:12

Bonjour quand même

Je fais juste la question 2)a) si c'est celle qui te bloques , tu me redemanderas alors si tu n'arrive pas a faire la suite

2)a) On cherche un polynome du second degré qui soit solution de (E') .

on veut donc qu'une fonction f sous la forme f(x)=ax^{2}+bx+c où a , b et c sont des réels vérifie (E') .

C'est a dire que : 2f'(x)+3f(x)=x^{2}+1

Dérivons au préalable f(x) :
f'(x)=2ax+b

On a donc :
2f'(x)+3f(x)=2(2ax+b)+3(ax^{2}+bx+c)
2f'(x)+3f(x)=4ax+2b+3ax^{2}+3bx+3c
2f'(x)+3f(x)=3ax^{2}+(4a+3b)x+3c+2b

f vérifie donc (E') si :
3ax^{2}+(4a+3b)x+3c+2b=x^{2}+1

Il faut donc que les réels a, b et c vérifient le systéme :

\{{3a=1\\4a+3b=0\\2b+3c=1

<=> \{{a=\frac{1}{3}\\b=-\frac{4}{9}\\c=\frac{17}{27}}\

Nous avons donc notre polynome f :
f(x)=\frac{1}{3}x^{2}+\frac{4}{9}x+\frac{17}{27}

Posté par naivythechat (invité)re : probleme sur un dm :les equations differentielles 01-11-04 à 16:28

dsl bonjour!!!
je ne comprend pas pourquoion trouve b=-4/9
et k apres d sle polynome le moins a disparu

Posté par naivythechat (invité)re dm 01-11-04 à 17:27

a vrai dire en fait je crois ke je n ai absolument rien compris o dm si tu pouvais m eclairer se serait pa de refus merci

Posté par
Nightmare
re : probleme sur un dm :les equations differentielles 01-11-04 à 19:48

Bon alors on est parti :

1) Nous avons l'équation différencielle (E) :
2y'+3y=0

Cette équation peut encore s'écrire :
y'+\frac{3}{2}y=0

D'aprés le cours , nos solutions sont donc les fonctions y vérifiant : y(x)=ke^{-\frac{3}{2}x} k décrivant \mathbb{R}

2)a) on cherche un polynome du second degré vérifiant l'équation différencielle :
(E'):2y'+3y=x²+1

Un polynome du 2nd degré peut s'écrir sous la forme :
f(x)=ax^{2}+bx+c avec a , b et c des réels .
Le but de cette question et de déterminer a, b et c pour que f vérifie l'équation (E')

f vérifie l'équation (E') veut dire mathématiquement que :

2f'(x)+3f(x)=x²+1

dérivons f(x):
f'(x)=2ax+b

donc :
2f'(x)+3f(x)=2(2ax+b)+3(ax^{2}+bx+c)
2f'(x)+3f(x)=4ax+2b+3ax^{2}+3bx+3c
2f'(x)+3f(x)=3ax^{2}+(4a+3b)x+3c+2b

Or , on veut que 2f'(x)+3f(x)=x^{2}+2
Ou encore : 3ax^{2}+(4a+3b)x+3c+2b=x^{2}+1

on veut donc que 3ax^{2}=x^{2} , que (4a+3b)x=0 et que 3c+2b=1

il faut donc que a, b et c vérifient le systéme :

\{{3a=1\\4a+3b=0\\3c+2b=1}\

Résolvons ce systéme :
\{{3a=1\\4a+3b=0\\3c+2b=1}\

<=>\{{a=\frac{1}{3}\\\frac{4}{3}+3b=0\\3c+2b=1}\
<=>\{{a=\frac{1}{3}\\b=-\frac{\frac{4}{3}}{3}\\3c+2b=1}\
<=>\{{a=\frac{1}{3}\\b=-\frac{4}{9}\\3c-\frac{8}{9}=1
<=>\{{a=\frac{1}{3}\\b=-\frac{4}{9}\\c=\frac{1+\frac{8}{9}}{3}}\
<=>\{{a=\frac{1}{3}\\b=-\frac{4}{9}\\c=\frac{17}{27}}\

Remplacons donc a ,b et c dans notre polynome , nous obtenons :
f(x)=\frac{1}{3}x^{2}-\frac{4}{9}x+\frac{17}{27}

b)On veut montrer que g est solution de (E') si et seulement si (g-f) est solution de (E)

Partons du fait que g-f soit solution de (E)

cela veut dire que g-f vérifient :

2(g-f)'+3(g-f)=0

On sait que : (g-f)'=g'-f' donc on a :
2g'-2f'+3g-3f=0
<=>2g'+3g=2f+3f' (1)

f est solution de (E') donc 2f+3f'=x^{2}+1

Autrement dit en remplacant dans l'expression (1) :
2g'+3g=x^{2}+1

On a donc :
(g-f) est solution de (E) <=> 2g'+3g=x^{2}+1

mais dire que 2g'+3g=x^{2}+1 revient a dire que g est solution de (E') .

c) Nous avons alors au final :

g-f est solution de (E)
<=> g(x)-f(x)=ke^{-\frac{3}{2}x} (d'aprés la question 1)

On a donc :
g(x)=ke^{-\frac{3}{2}x}+f(x)
g(x)=ke^{-\frac{3}{2}x}+\frac{1}{3}x^{2}-\frac{4}{9}x+\frac{17}{27}
k décrivant \mathbb{R}

g(x)=ke^{-\frac{3}{2}x}+\frac{1}{3}x^{2}-\frac{4}{9}x+\frac{17}{27} est donc la solution générale de (E')

Il te faut alors faire un de même pour l'équation différencielle (E"):2y'+3y=cos(x)

Dabord tu donnes la solution générale de l'équation homogéne:
(E^{(3)}): 2y'+3y=0

Ensuite tu détermines a et b tel que la fonction qu'on te donne soit solution de l'équation (E")

Et de même tu montre que g est solution de (E") si (g-f) est solution de (E^{(3)}) puis tu conclus

Voila , bon courage

Posté par naivythechat (invité)merci beaucoup 02-11-04 à 15:46

je te remercie pour ton aide!!!



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