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Niveau Maths sup
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Résolution d'équation différentielle

Posté par
QuentinDelon1
30-11-21 à 21:42

Bonjour, voici une équation différentielle qui me donne du fil à retordre :

y''-3y'+2y=x(e^{x}+e^{-2x})

J'ai trouvé comme solution de l'équation homogène :
y_{0}(x)=\lambda e^{x}+\mu e^{2x} , (\lambda ,\mu )\epsilon \

Pour trouver la solution particulière :

J'ai décidé d'utiliser le théorème de superposition, ainsi  de résoudre ces équations :
y''-3y'+2y=xe^{x}
y''-3y'+2y=xe^{-2x})

En essayant de trouver une solution du type : xQ(x)exp(x) avec Q(x) un polynôme mais je suis coincé !

Posté par
LeHibou
re : Résolution d'équation différentielle 30-11-21 à 22:26

Bonjour,

Sais-tu que la méthode de variations de la constante s'étend au-delà du 1er degré ?
Regarde ici : , section "Cas du second ordre".

Posté par
GBZM
re : Résolution d'équation différentielle 30-11-21 à 22:30

Bonsoir,

Je ne conseillerais certainement pas la méthode de variation de la constante ici.
Pourquoi coinces-tu en essayant de trouver une solution particulière de la forme Q(x)\,e^x ? Pas de souci, à mon avis.

Posté par
QuentinDelon1
re : Résolution d'équation différentielle 30-11-21 à 22:45

J'ai essayé xexp(x) et d'autres choses du genre mais je n'arrive pas à trouver !
Soit j'ai fait des erreurs de calculs, soit je suis pas encore tombé sur le bon (J'essaie à chaque fois d'aviser, mais rien de plus, pour le moment ...)

Posté par
GBZM
re : Résolution d'équation différentielle 30-11-21 à 22:47

Si tu poses y=Q(x)\,e^x, que devient l'équa diff y''-3y'+2y=x\,e^x ?

Posté par
Razes
re : Résolution d'équation différentielle 30-11-21 à 23:26

Bonsoir,

QuentinDelon1 @ 30-11-2021 à 21:42


Pour trouver la solution particulière :

J'ai décidé d'utiliser le théorème de superposition, ainsi  de résoudre ces équations :
y''-3y'+2y=xe^{x}
y''-3y'+2y=xe^{-2x})

En essayant de trouver une solution du type Pour la 1ere équation seulement
: xQ(x)exp(x) avec Q(x) un polynôme mais je suis coincé !

Ce sont de très bonnes idées, vas y fonce, Il n y a pas de raison pour que ça coince puis poste ton calcul.

Posté par
QuentinDelon1
re : Résolution d'équation différentielle 01-12-21 à 21:10

Désolé du temps de réponse: les cours !

Je vous poste ça dès que j'ai quelque chose

Posté par
QuentinDelon1
re : Résolution d'équation différentielle 01-12-21 à 21:27

En ce qui concerne la méthode de variation de la constante d'une équa diff du second ordre, elle n'est pas au programme ...

Pour la méthode de GBZM, je trouve donc une expression en fonction de Q''(x)-Q'(x)+5Q(x) = x si mes souvenirs sont bons.. Mais ensuite, l'idée est maintenant de la résoudre ?

J'ai essayé d'utiliser l'équation caractéristique, et  je trouve comme solution particulière : y_{^p}(x)=-x^{2}e^{x} mais en redérivant ça ne fonctionne pas !!

Posté par
GBZM
re : Résolution d'équation différentielle 01-12-21 à 23:20

Reprends ton calcul correctement. Si y=Q(x)e^x, alors y'={?} et  y''={?}. Quand on porte dans l'équation y''-3y'+2y=xe^x, on obtient ??

Posté par
Razes
re : Résolution d'équation différentielle 02-12-21 à 00:02

Bonsoir,
D'après mes calculs, tu as fait une erreur.

Posté par
Razes
re : Résolution d'équation différentielle 02-12-21 à 00:08

Un conseil, il y a du calcul mais il faut aller jusqu'au bout.

Posté par
QuentinDelon1
re : Résolution d'équation différentielle 02-12-21 à 08:47

Oui finalement je trouve autre chose..

Q"(x) +Q'(x) = x

Ainsi j'ai réduit à Q'(x) +Q(x)  =0
A t-on le droit de faire ça ?

Puis j'ai résolu à l'aide de ma méthode de variation de la constante,  j'obtiens au final

y1(x)  = exp(2x) + (1-x) exp(x)

Posté par
QuentinDelon1
re : Résolution d'équation différentielle 02-12-21 à 08:53

La solution particulière de l'équation E1*

Posté par
GBZM
re : Résolution d'équation différentielle 02-12-21 à 09:56

Tu as encore fait une erreur de signe. Concentre-toi pour faire le calcul correctement ! Tu devrais trouver Q''(x)-Q'(x)=x.
Et une fois arrivé ça, ne fais pas n'importe quoi ! Ton "j'ai réduit à" n'a absolument aucun sens.
Tu cherches un polynôme Q tel que Q''(x)-Q'(x)=x. Soit d le degré de Q. Quel est le degré de Q' ? Le degré de Q'' ? Que vaut d pour qu'on puisse avoir Q''(x)-Q'(x)=x ? Une fois le degré déterminé, on peut écrire Q avec des coefficients indéterminés et calculer Q''(x)-Q'(x), puis identifier à x.

Posté par
QuentinDelon1
re : Résolution d'équation différentielle 02-12-21 à 13:58

Oui erreur de recopie pour le coup!

Ok j'ai trouvé  yp1(x)  = (-1/2x^2+x)exp(x)  

Et ensuite pour exp(-2x)  l'idée est la même.

Posté par
GBZM
re : Résolution d'équation différentielle 02-12-21 à 16:53

Pas possible, tu as encore fait une erreur de signe !!
Contrôle ta solution particulière pour détecter les erreurs.



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