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Transformée de Laplace

Posté par matheux75 (invité) 30-01-06 à 14:13

Bonjour,

j'ai une équa diff :

\frac{d^2f(t)}{dt^2}+2\frac{df(t)}{dt}+2f(t)=cos 2t

en supposant que :

f(t=0)=-\frac{1}{10} ; \frac{df}{dt(t=0)}=0

Comment faire pour résoudre ce problème :

1) par application de la transformée de Laplace aux deux membres de l'équation précédente ?
2) par application de la transformée de Laplace inverse et des propriétés des fonctions analytiques (contour de Bromwitch), de manière à trouver la solution f de l'équation différentielle ?

Merci de vos éclaircissements!

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Transformée de Laplace 30-01-06 à 14:46

Pas par les  méthodes demandées.
juste pour info.

Solutions de l'équation avec second membre = 0.

p²+2p+2=0

p = -1 +/- i

y = e^(-t)*(A.cos(t) + B.sin(t))
---
Solution particulière de l'équation avec second membre.

y = C.cos(2t)+D.sin(2t)
y' = -2C.sin(2t)+2D.cos(2t)
y'' = -4C.cos(2t)-4D.sin(2t)

y''+2y'+2y=cos(2t)

-4C.cos(2t)-4D.sin(2t) - 4C.sin(2t) + 4D.cos(2t) + 2C.cos(2t) + 2D.sin(2t) = cos(2t)
(-2C+4D).cos(2t) + (-2D - 4C).sin(2t) = cos(2t)

--> le système:
-2C + 4D = 1
-2D - 4C = 0

D = -2C
D = 1/5
C = -1/10

--> y = -(1/10).cos(2t) + (1/5).sin(2t)
---
Solutions générales de y'' + 2y' + 2y = cos(2t):

f(t) = e^(-t)*(A.cos(t) + B.sin(t)) - (1/10).cos(2t) + (1/5).sin(2t)

f(0) = A  - (1/10) = -1/10

A = 0

--> f(t) = e^(-t)*.B.sin(t) - (1/10).cos(2t) + (1/5).sin(2t)

f '(t) = -e^(-t)*.B.sin(t) + e^(-t).B.cos(t) + (2/10).sin(2t) + (2/5).cos(2t)

f '(0) = B + (2/5) = 0

B = -2/5

--> f(t) = -(2/5).e^(-t).sin(t) - (1/10).cos(2t) + (1/5).sin(2t)
-----
Sauf distraction.  


Posté par matheux75 (invité)réponse au 1... 31-01-06 à 09:22

Pour le 1, je crois qu'il faut faire comme ça au début :

* f''(t) + 2f'(t) + 2f(t) = cos 2t
* f(0) = - 1/10 ; f'(0) = 0

* L[f''(t)] + 2L[f'(t)] + 2L[f(t)] = L[cos 2t]


Or, L[f(t)] = L(p) et L[cos wt] = p / (p^2 + w)


mais après je suis bloqué..

Posté par ptitjean (invité)re : Transformée de Laplace 31-01-06 à 12:23

salut,

je crois que tu as aussi
L[f'(t)]=pL(p)
et L[f"(t)]=p²L(p)

Tu peux alors obtenir L(p)
Puis il faut réaliser la transformée inverse de Laplace pour retomber dans le domaine temporelle. Je crois qu'il te faudra décomposer en éléments simples puis aplpiquer les formules connues...

Sylv'

Posté par matheux75 (invité)pour le 1... 31-01-06 à 13:55

Justement ptitjean,

avec ta méthode, je crois que j'ai trouvé :

L[f(t)] = L(p)

On a : L[cos wt] = p / p^2 + w^2

f"(t) + 2f'(t) + 2f(t) = cos 2t
f'(0) = 0 et f(0) = - 1/10

Soit L(p) = L[f(t)]
L[f''(t)] + 2L[f'(t)] + 2L[f(t)] = L[cos 2t]
                                 = p / p^2 + 4 car L[cos wt] = p / p^2 + w^2
                                 = p / p^2 + 4

Or, L[f'(t)] = pL[f(t)] - f(0)
             = pL(p) - 1/10 car L[f(t)] = L(p) et f(0) = - 1/10

L[f''(t)] = p^2L[f(t)] - pf(0) - f'(0)
          = p^2L(p) - p(-1/10) car f(0) = -1/10 et f'(0)= 0
          = p^2L(p) + p/10

Donc : p^2L(p) + p/10 + 2(pL(p) - 1/10) + 2L(p) = p / p^2 + 4
       p^2L(p) + p/10 + 2pL(p) - 1/5 + 2L(p) = p / p^2 + 4
       L(p)(p^2 + 2p + 2) = (p / p^2 + 4) - (p/10) + 1/5
       L(p)(p^2 + 2p + 2) = (10p + (2-p)(p^2 + 4)) / (10(p^2 + 4)(p^2 + 2p + 2))

Posté par ptitjean (invité)re : Transformée de Laplace 31-01-06 à 14:11

oui ca me semble juste

ensuite si mes souvenirs sont bons, il faut faire une décomposition en éléments simples de la fraction rationnelle pour pouvoir alors revenir au domaine temporelle...

Posté par matheux75 (invité)réponse au 1 ? 01-02-06 à 12:58

Toujours par rapport au 1), j'ai trouvé :

L(p) = \frac{-5p^3-10p^2 + p - 60}{(16p^2+74)(p^2+2p+2)}

Est-ce que ce résultat est juste ? Est-ce que c'est simplifiable ? Si oui, comment faire ?
Ensuite, comment faire pour le 2) ?



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