Exercices Équations Différentielles Terminale | Le Meilleur Des Sticker Tribal Et Flammes
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. 2{ y}^{ \prime \prime}-3{ y}^{ \prime}+5y=0 est une équation différentielle linéaire du second ordre à coefficients constants, sans second membre. Exercices équations différentielles mpsi. { 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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On écrit ces restrictions en utilisant le point précédent. Ces solutions font intervenir des constantes qui sont a priori différentes; on étudie si les restrictions à $]-\infty, x_0[$ et à $]x_0, +\infty[$ admettent une limite (finie) commune en $x_0$. On peut ainsi prolonger la fonction à $\mathbb R$ tout entier. Éventuellement, ceci impose des contraintes sur les constantes; on étudie si les dérivées des restrictions à $]-\infty, x_0[$ et à $]x_0, +\infty[$ admettent une limite (finie) commune en $x_0$. Méthodes : équations différentielles. La fonction prolongée est ainsi dérivable en $x_0$. Éventuellement, ceci impose d'autres contraintes sur les constantes; on vérifie qu'on a bien obtenu une solution. (voir cet exercice). Résolution des systèmes homogènes à coefficients constants Pour résoudre une équation différentielle linéaire homogène à coefficient constants $X'=AX$, Si $A$ est diagonalisable, de vecteurs propres $X_1, \dots, X_n$ associés aux valeurs propres $\lambda_1, \dots, \lambda_n$, une base de l'ensemble des solutions est $(e^{\lambda_1t}X_1, \dots, e^{\lambda_n t}X_n)$.
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( voir cet exercice)
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3- Problème de Cauchy – I Le problème de Cauchy associé à une équation linéaire du premier ordre admet une unique solution.
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 équations différentielles d'ordre 2. 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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