résolution de l'équation sans second membre associée (E0); Exercice 12 : Équation différentielle du second ordre avec un polyn ôme – Partie A –
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résolution de l'équation sans second membre associée (E0); Exercice 12 : Équation différentielle du second ordre avec un polyn ôme – Partie A –
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Equationsdiff´erentiellesd'ordre2
?2006´Equationsdiff´erentiellesd'ordre2
1.D´enition-Notation
d ?Toute´equationdutype (E)ay ??(x)+by?(x)+cy(x)=d(x)? o`ua,b,csontdesr´eelsquelconques(a dusecondordreacoefcientsconstants (E)ay ??+by?+cy=d(x)? l'´equation
(E0)ay ??+by?+cy=0?? ar2+br+c=0
2.Lesprincipauxth´eoremes
Th´eoreme
existenceetunicit´edelasolution homog `eneassoci´ee(E0). Th´eoreme
(E)ay ??+by?+cy=d(x)? secondmembre(E0)associ´ee. onproc´ederadoncentrois´etapes: 1Onadmettraleth´eor`emesuivant:
Th´eoreme
Onconsid`erel'´equation
(E0)ay ??+by?+cy=0? de(E0)enfonctiondudiscriminantD=b2 ?4ac:D=0uneracinedoubler=
?b 2a ???y(x)=(Ax+B)erx o `uAetBsontdesr´eelsarbitraires. D?02racinesr´eelles
r 1= ?b ???D2aetr2=
?b+ ?D 2a y(x)=Aer1x+Ber2x o `uAetBsontdesr´eelsarbitraires. D?02racinescomplexesconjugu´ees
a+ibeta ?ib o `ua= ?b2aetb=
??D 2a y(x)=eax(Acosbx+Bsinbx) o `uAetBsontdesr´eelsarbitraires.Exercices
Onconsid`erelafonctionfd´efiniesur
?par f(x)=3xe ?x+1 (E)y ??+2y?+y=0Onconsid`erelafonctiongd´efiniesur
?par g(x)=(2x ?1)e?x (E)y ??+2y?+y=0Onconsid`erelafonctionhd´efiniesur
?par h(x)=2e2x(1 ?2x) V (E)y ?3y?+2y= ?4e2x? 2Exercice4:Une´equationsimple
a)R´esoudredans ?l'´equationdiff´erentielle (E)y ??+2y?+y=0 y(0)=1ety ?(0)=0Exercice5:Une´equationsimple
a)R´esoudredans ?l'´equationdiff´erentielle (E)y ?3y?+2y=0 y(0)=1ety ?(0)=0Exercice6:Une´equationsimple
a)R´esoudredans ?l'´equationdiff´erentielle (E)y ??+4y=0 f(0)=2etf ?(0)=0 c)R´esoudredans ?l'´equationenx:f(x)= trigonom´etrique.
Exercice7:Lesecondmembreestconstant
-PartieA- (E)y ?3y?+2y=4? y ?3y?+2y=0? f(0)=1etf ?(0)=2? -PartieB-Dansunrep`ereorthonormal(O
lafonctionfd´efiniesur ?par f(x)=2+3e2x ?4ex? 2. 3Exercice8:Amortissement
(E)y ??+2y?+2y=0 o 1. a)R´esoudre(E). g(0)=0etg ?(0)=1?2.´Etuded'unesolutionde(E)sur[0?p]
Soitflafonctiond´efiniesur[0
?p]par f(x)=e ?xsinx a)´Etablirque:cosx ?sinx= ?2sin ?p 4 ?x?.End´eduirelesignede(cosx
?sinx)sur[0?p].10cmenordonn´ee).
Exercice9:Unesuspensiondevoiture
-PartieA- ?36?104Nm?1.Lamassemdelavoitureestde800kg.
y ??+bmy ?+kmy=0 o a1600. ?y(0)=1 y ?(0)= ?1? -PartieB- ?p]par:f(t)=e?tcos4t. -1 -0.5 0 0.5 100.511.522.53
4 f 1(t)= ?e?tetf2(t)=e ?t ?e?t?f(t) ?e?t 2. C 3. b)Tracersurunmˆemegraphique: ?lescourbesC1etC2.Exercice10:Estampage
-PartieA.- (E)y ??+2y?+y=1 o ?+¥[parg(x)=1estunesolutionde(E). (E0)y ??+2y?+y=0 f(0)=1etf ?(0)=3? f(x)=3xe ?x+1 ??)(unit´e graphique:4cm). 2. ?4]. 51.Onpose
I= ?4 03xe ?xdx 2. a)Calculer J= ?40f(x)dx
(E)y ?2y?+3y=3x2 ?1? (E0)y ?2y?+3y=0? y=ax2+bx+c -PartieA- (E)y ??(x)+3y?(x)+2y(x)=2x ?5 o (E0)y ??(x)+3y?(x)+2y(x)=0 2. f(0)= ?13 4etf ?(0)=0? -PartieB-Soitflafonctiond´efiniesurl'ensemble
?desnombresr´eelspar f(x)=x ?4+14e ?2x+1 2e ?x ??)d'unit´egraphique2cm. 1. a)D´eterminerlalimitedefen+¥. b)Enremarquantque f(x)=e ?x?xex ?4ex+14e ?x+1 2? 6 d´eterminerlalimitedefen 2. a)Calculerf?(x)puisf??(x).3.Calculerlimx
f(x) ?(x ?(x ?4)conserveunsigne constant.4.TracerladroiteDd'´equationy=x
?4ainsiquelacourbeCf. (E)y ??+4y?+3y=e?2x1.R´esoudresur
?l'´equation (E0)y ??+4y?+3y=0 f(0)=0etf ?(0)=0? puisavecamortisseurs. rep etreassimil´ee`aunemasseM(M GGO x(t) t=0aupremierpassagedeGenO. -PartieA-Mouvementnonamorti- ??(t)+kx(t)=0o`ukd´esignelaraideurdu ressort,cequipeutencores'´ecrire: (1)Mx ??+kx=0?Onprend:M=250kgetk=6250N.m?1.
D ?(0)= ?0?10m.s?1. Pr 7 -PartieB-Mouvementamorti- On instanttl'´equationMx (2)Mx ??+lx?+kx=0?Onprend:M=250kg,k=6250N.m?1etl=1500N.s.m
?1. 1. b)Sachantquex(0)=0etx?(0)= lemouvementdeG. ?+¥[parf(t)= ?0?02e?3tsin(4t). c)Onadmetque,poura ?=0,les´equations asina+bcosa=0ettana= ?b a(d'inconnuea) ontlesmˆemessolutions. D´eterminerdesvaleursapproch´ee`a10
?5]et annulantf rep carreau)pour0 ?002unit´eenordonn´ee. 25314Sch
´emaA
8 OPAButéeMasse M
?0x(t)Sch´emaB
?ı)o`u ??OA=? ?ı(unit´e:lem`etre). rep (1) ?0 ?x (2)x??(t)+ ?k M ?w2 ?x(t)=kM ?0quis'´ecrit:x ?k M ?w2 ?x=kM ?0 M=0 ?0625kgk=169N?m?1 ?0=0 ?072m?=0?12m ?0etx ?(0)=0.Questionpr´eliminaire:
(E)x ??+(2704 ?w2)x=194?688? a)R´esoudresur ?w2)x=0. c)LapositiondupointPestdonn´eepar: x(t)= ?0?0125cos(48t)+0?0845?LepointPatteint-illabut´ee?
2.Onconsid`eremaintenantquew=110
?5rd?s?1. 9 (E)est: C 1e97?5t+C2e ?97?5t?0?02048