13. EQUATIONS DIFFERENTIELLES LINEAIRES DU SECOND
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BTS 2 Equations différentielles du deuxième ordre Octobre 2014
Exercice 2 : On considère l'équation différentielle (E) : y -2y +y = 8ex. où y est une fonction de la variable réelle x définie.
Rappels de Mathématiques ISTIL 1ère année Corrigé
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Fiche exercices (avec corrig´es) - Equations di?´erentielles Exercice 1 Donner l’ensemble des solutions des ´equations di?´erentielles suivantes : 1 y?(x)? 4y(x) = 3 pour x ? R 2 y?(x)+y(x) = 2 ex pour x ? R 3 y?(x)? tan(x)y(x) = sin(x) pour x ?] ? ? 2 ? 2 [4 y?(x) = y(x) x +x pour x ? R? + 5
Exo7 - Exercices de mathématiques
Exercice 2 Déterminer toutes les fonctions f : [0;1]!R dérivables telles que 8x 2[0;1]; f0(x)+ f(x)= f(0)+ f(1) Indication H Correction H Vidéo [006992] Exercice 3 1 Résoudre l’équation différentielle (x2+1)y0+2xy=3x2+1 sur R Tracer des courbes intégrales Trouver la solution véri?ant y(0)=3
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Comment résoudre une équation différentielle linéaire d'ordre 3 ?
Exercice 25 - Résolution d'une équation différentielle linéaire d'ordre 3. [Signaler une erreur] [Ajouter à ma feuille d'exos] Soit (E1) l'équation différentielle y ( 3) = y . Soit f une solution à valeurs complexes de (E1). On pose g = f + f ? + f ? .
Quelle est la solution générale de l’équation différentielle?
* Solution générale de l’équation différentielle : y Ax B §·xx ¨¸ ©¹ 2 e2 2 * Remarque : la recherche de y P par identification peut se faire d’une manière plus générale par identifi- cation à
Comment calculer l'équation différentielle?
L'équation différentielle (E p ) est du 2 dordre, homogène, à coefficients constants. L'équation caractéristique est : r 2prp20 de discriminant ' 4p 4p20
Exercice 2 :
On considère l"équation différentielle(E) :y??-2y?+y= 8ex.oùyest une fonction de la variable réellex, définie
et deux fois dérivable surR, y?la fonction dérivée deyety??sa fonction dérivée seconde.
1.Déterminer les solutions définies surRde l"équation différentielle(E0) :y??-2y?+y= 0.
2.Soithla fonction définie surRparh(x) = 4x2ex.
Démontrer que la fonctionhest une solution particulière de l"équation différentielle(E).3.En déduire l"ensemble des solutions de l"équation différentielle(E).
4.Déterminer la solutionfde l"équation différentielle(E)qui vérifie les conditions initialesf(0) =-4etf?(0) =-4.
Exercice 3 :
Soit l"équation différentielle (E) :y"-4y?+ 20y= 0.1.Résoudre cette équation différentielle.
2.Déterminer la solution particulière vérifianty(0) = 3ety?(0) = 6 + 12⎷
3.Exercice 4 :
Soit l"équation différentielle (E) :y"-4y=-163e-2x.1.Résoudre l"équation différentielle (E0) :y"-4y= 0.
2.Vérifier que la fonctiongdéfinie surRparg(x) =4
3x.e-2xest une solution particulière de l"équation différentielle
(E).3.En déduire l"ensemble des solutions de l"équation différentielle (E).
4.Déterminer la solution particulièrehvérifianth(0) =4
3eth?(0) =-43.
Bernard GAULT Lycée Blaise Pascal Segré1
Corrigé
Exercice 1 :a.y"-6y?+ 8y= 0b.y"-6y?+ 9y= 0c.y" + 2y?+ 5y= 0 y"-6y?+ 8y= 0 L"équation caractéristique estx2-6x+ 8:Δ = 4doncx1= 2etx2= 4.Les solutions définies surRde l"équation différentielle sont les fonctionsf(x) =λ.e2x+μ.e4x.
y"-6y?+ 9y= 0 L"équation caractéristique estx2-6x+ 9:Δ = 0doncx1=x2= 3.Les solutions définies surRde l"équation différentielle sont les fonctionsf(x) = (λ.x+μ)e3x.
y" + 2y?+ 5y= 0 L"équation caractéristique estx2+ 2x+ 5:Δ =-16donc deux solutions complexes conjuguéesx1=-1-2i etx2=-1 + 2i .Les solutions définies surRde l"équation différentielle sont les fonctionsf(x) = [λcos(2x) +μsin(2x)]e-x
Exercice 2 :
[y??-2y?+y= 8ex]1.Déterminer les solutions définies surRde l"équation différentielle(E0) :y??-2y?+y= 0.
L"équation caractéristique estx2-2x+ 1:Δ = 0doncx1=x2= 1.Les solutions définies surRde l"équation différentielle :(E0)y??-2y?+y= 0sont les fonctionsf(x) = (λ.x+μ)ex.
2.Soithla fonction définie surRparh(x) = 4x2ex.
Démontrer que la fonctionhest une solution particulière de l"équation différentielle(E). h(x) = 4x2exdonch?(x) = 8xex+ 4x2exeth??(x) = 8ex+ 8xex+ 8xex+ 4x2ex= 8ex+ 16xex+ 4x2ex. Alorsh??-2h?(x) +h(x) = 8ex+ 16xex+ 4x2ex-2(8xex+ 4x2ex) + 4x2ex= 8ex3.En déduire l"ensemble des solutions de l"équation différentielle(E).
L"ensemble des solutions de l"équation différentielle(E)est formé des fonctionsf(x) = (λ.x+μ)ex+ 4x2ex.
4.Déterminer la solutionfde l"équation différentielle(E)qui vérifie les conditions initialesf(0) =-4etf?(0) =-4.
Exercice 3 :
Soit l"équation différentielle (E) :y"-4y?+ 20y= 0.1.L"équation caractéristique estx2-4x+ 20:Δ =-64donc
deux solutions complexes conjuguéesx1= 2-4i etx2= 2 + 4i .Les solutions définies surRde l"équation différentielle sont les fonctionsf(x) = [λcos(4x) +μsin(4x)]e2x
2.Déterminer la solution particulière vérifianty(0) = 3ety?(0) = 6+12⎷
3. On écrira cette dernière sous la forme
y(x) =A.e2x.sin(ω.x+φ). y(0) = 3?[λcos0 +μsin0]e0= 3?λ= 3. y ?(x) = [-4λsin(4x) + 4μcos(4x)]e2x+ [λcos(4x) +μsin(4x)](2e2x). y ?(0) = 6 + 12⎷3?[-4λsin0 + 4μcos0]e0+ [λcos0 +μsin0](2e0) = 6 + 12⎷3?4μ+ 2λ= 6 + 12⎷3
Commeλ= 3, on trouve4μ+ 6 = 6 + 12⎷
3?4μ= 12⎷3d"ouμ= 3⎷3.
La solution esty(x) = [3cos(4x) + 3⎷
3sin(4x)]e2x.
Bernard GAULT Lycée Blaise Pascal Segré2
Corrigé
Exercice 4 :Soit l"équation différentielle (E) :y"-4y=-163e-2x.1.Résoudre l"équation différentielle (E0) :y"-4y= 0.
L"équation caractéristique estx2+ 0x-4:Δ = 16doncx1=-2etx2= 2.Les solutions définies surRde l"équation différentielle sont les fonctionsf(x) =λ.e-2x+μ.e2x.
2.Vérifier que la fonctiongdéfinie surRparg(x) =4
3xe-2xest une solution particulière de l"équation différentielle
(E). g(x) =43xe-2xdoncg?(x) =43e-2x+43x(-2e-2x)
g ??(x) =43(-2e-2x) +43(-2e-2x) +43x(4e-2x).
g ??(x)-4g(x) =43(-2e-2x) +43(-2e-2x) +43x(4e-2x)-4×43xe-2x=-163e-2x
Conclusion :g(x) =4
3xe-2xest bien une solution particulière de l"équation différentielle (E).
3.L "ensemble des solutions de l"équation différentielle (E) est donc formé des fonctionsf(x) =λe2x+μe2x+4
3xe-2x
4.Déterminer la solution particulièrehvérifianth(0) =4
3eth?(0) =-43.
Sih(x) =λe2x+μe-2x+4
3xe-2xalorsh(0) =43?λe0+μe0+ 0 =43doncλ+μ=43(E1).
h ?(x) = 2λe2x-2μe-2x+43e-2x+43x(-2e-2x)donch?(0) =-43?2λe0-2μe0+43e0+ 0 =-43.
On en déduit2λ-2μ=-8
3?λ-μ=-43(E2).
(E1) + (E1)donne2λ= 0d"oùλ= 0etμ=4 3.Conclusion :h(x) =4
3(e-2x+xe-2x)
Bernard GAULT Lycée Blaise Pascal Segré3
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