Exercices Sur Les Équations Différentielles | Méthode Maths — Rail De Moto Pour Remorque
Exemples: { y}^{ \prime}+5xy={ e}^{ x} est une équation différentielle linéaire du premier ordre avec second membre. { y}^{ \prime}+5xy=0 est l'équation différentielle homogène associée à la précédente. Exercices équations différentielles bts. 2{ y}^{ \prime \prime}-3{ y}^{ \prime}+5y=0 est une équation différentielle linéaire du second ordre à coefficients constants, sans second membre. { y}^{ \prime 2}-y=x et { y}^{ \prime \prime}. { y}^{ \prime}-y=0 ne sont pas des équations différentielles linéaires. II- Équation différentielle linéaire du premier ordre 1- Définition Une équation différentielle linéaire du premier ordre est une équation du type: { y}^{ \prime}=a(x)y+b(x) où a et b sont des fonctions définies sur un intervalle ouvert I de R. 2- Solutions d'une équation différentielle linéaire homogène du premier ordre L'ensemble des solutions de l'équation différentielle linéaire homogène du premier ordre { y}^{ \prime}+a(x)y=0 est: f\left( x \right) =C{ e}^{ (-A(x))} où C est une constante réelle et A une primitive de a sur l'intervalle I.
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Si $\mathbb K=\mathbb R$ et $A$ est diagonalisable sur $\mathbb C$ mais pas sur $\mathbb R$, on résoud d'abord sur $\mathbb C$ puis on en déduit une base de solutions à valeurs réelles grâce aux parties réelles et imaginaires; Si $A$ est trigonalisable, on peut se ramener à un système triangulaire; On peut aussi calculer l'exponentielle de $A$. Le calcul est plus facile si on connait un polynôme annulateur de $A$. Exercices sur les équations différentielles | Méthode Maths. Recherche d'une solution particulière avec la méthode de variation des constantes Pour chercher une solution particulière au système différentiel $$X'(t)=A(t)X(t)+B(t)$$ par la méthode de variation des constantes, on cherche un système fondamental de solutions $(X_1, \dots, X_n)$; on cherche une solution particulière sous la forme $X(t)=\sum_{i=1}^n C_i(t)X_i(t)$; $X$ est solution du système si et seulement si $$\sum_{i=1}^n C_i'(t)X_i(t)=B(t). $$ le système précédent est inversible, on peut déterminer chaque $C_i'$; en intégrant, on retrouve $C_i$. Résolution d'une équation du second degré par la méthode d'abaissement de l'ordre Soit à résoudre sur un intervalle $I$ une équation différentielle du second ordre $$x''(t)+a(t)x'(t)+b(t)x(t)=0, $$ dont on connait une solution particulière $x_p(t)$ qui ne s'annule pas sur $I$.
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$$ On doit alors trouver une primitive de $b(x)/y_0(x)$ pour trouver une solution particulière (voir cet exercice). les solutions de l'équation $y'+ay=b$ s'écrivent comme la somme de cette solution particulière et des solutions de l'équation homogène. Exercices équations différentielles y' ay+b. Résolution d'une équation différentielle linéaire d'ordre 2 à coefficients constants Si on doit résoudre une équation différentielle linéaire d'ordre 2 à coefficients constants, $y''(x)+ay'(x)+by(x)=f(x)$, alors on commence par rechercher les solutions de l'équation homogène: $y''+ay'+by=0$. Résolution de l'équation homogène, cas complexe: Soit $r^2+ar+b=0$ l'équation caractéristique associée. si l'équation caractéristique admet deux racines $r_1$ et $r_2$, alors les solutions de l'équation homogène $y''+ay'+by=0$ sont les fonctions $$x\mapsto \lambda e^{r_1 x}+\mu e^{r_2 x}\quad\textrm{ avec}\lambda, \mu\in\mathbb C. $$ si l'équation caractéristique admet une racine double $r$, alors les solutions de l'équation homogène $y''+ay'+by=0$ sont les fonctions $$x\mapsto (\lambda x+\mu)e^{rx}\quad\textrm{ avec}\lambda, \mu\in\mathbb C.
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Résolution d'une équation différentielle linéaire d'ordre 1 Si on doit résoudre une équation différentielle linéaire d'ordre 1, $y'(x)+a(x)y(x)=b(x)$, alors on commence par chercher les solutions de l'équation homogène $y'(x)+a(x)y(x)=0$. Soit $A$ une primitive de la fonction $a$. Les solutions de l'équation homogène sont les fonctions $x\mapsto \lambda e^{-A(x)}$, $\lambda$ une constante réelle ou complexe. on cherche alors une solution particulière de l'équation $y'(x)+a(x)y(x)=b(x)$, soit en cherchant une solution évidente; soit, si $a$ est une constante, en cherchant une solution du même type que $b$ (un polynôme si $b$ est un polynôme,... ). soit en utilisant la méthode de variation de la constante: on cherche une solution sous la forme $y(x)=\lambda(x)y_0(x)$, où $y_0$ est une solution de l'équation homogène. Équations différentielles - AlloSchool. On a alors $$y'(x)=\lambda'(x)y_0(x)+\lambda(x)y_0'(x)$$ et donc $$y'(x)+a(x)y(x)=\lambda(x)(y_0'(x)+a(x)y_0(x))+\lambda'(x)y_0(x). $$ Tenant compte de $y_0'+ay_0=0$, $y$ est solution de l'équation $y'+ay=b$ si et seulement si $$\lambda'(x)y_0(x)=b(x).
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