Equations différentielles : en route vers le supérieur

La méthode de séparation des variables - Exercice 1

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Une majorité d'équations différentielles ne sont pas linéaires. On dit qu'elles son "non-linéaires". En voici un exemple simple.
Question 1
On considère l'équation différentielle (E)(E) suivante :
(E):y+y2=0(E) : \,\,\,\, y' + y^2 = 0

En remarquant que y=dydxy' = \dfrac{dy}{dx}, démontrer que : y(x)=1x+Ay(x) = \dfrac{1}{x + A} avec ARA \in \mathbb{R}

Correction
On a l'équation :
(E):y+y2=0(E) : \,\,\,\, y' + y^2 = 0
Donc :
y=y2y'= - y^2
Soit encore (c'est cette ligne suivante qui justifie le nom de "méthode de séparation des variables") :
dydx=y2\dfrac{dy}{dx} = - y^2
Ceci nous donne donc :
dyy2=dx1y2dy=1dx-\dfrac{dy}{y^2} = dx \,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\, - \dfrac{1}{y^2} \, dy = 1 \, dx
En primitivant cette dernière égalité, on obtient :
1y2dy=1dx\int - \dfrac{1}{y^2} \, dy = \int 1 \, dx
On obtient alors :
1y=x+A(AR)\dfrac{1}{y} = x + A \,\,\, (A \in \mathbb{R})
Par simple inversion, on a donc bien démontrer que :
y(x)=1x+Ay(x) = \dfrac{1}{x + A} avec ARA \in \mathbb{R}
Question 2

En déduire l'unique solution qui satisfait à y(0)=3y(0) = 3.

Correction
On a :
y(0)=3y(0) = 3
Donc :
10+A=3\dfrac{1}{0 + A} = 3
Ainsi :
1A=3\dfrac{1}{A} = 3
Et de fait :
A=13A = \dfrac{1}{3}
Finalement, on obtient :
y(x)=1x+13{\color{red}{\boxed{y(x) = \dfrac{1}{x + \dfrac{1}{3}}}}}