Soit (E) l'équation différentielle y′+2y=b où b est un réel. On admet que l'unique solution f(x) de (E) telle que f(2)=0 et f(1)=3 . Déterminer la valeur de b.
Correction
Soit l’équation différentielle y′=ay+b où a et b sont deux réels, avec a=0 , et où y est une fonction de la variable x définie et dérivable sur R.
Les solutions de cette équation sont les fonctions de la forme : f(x)=keax−ab où k est une constante réelle.
La fonction f0(x)=−ab est appeleˊe solution particulieˋre constante de l'équation différentielle.
Nous savons que y′+2y=b qui s'écrit également y′=−2y+b On identifie ici que : a=−2 et b=b. Il en résulte que les solutions de l'équation sont alors : f(x)=ke−2x−(−2)b où k est une constante réelle. Finalement :
f(x)=ke−2x+2b
où k est une constante réelle. Maintenant, nous cherchons l'unique solution vérifiant f(2)=0 et f(1)=3. A l'aide de la condition f(2)=0, nous allons déterminer la valeur du réel k. ke−2×2+2b=0 ke−4=−2b k=e−4(−2b) k=e41(−2b) k=−2b×1e4 k=−2be4 Finalement : f(x)=−2be4e−2x+2b que l'on peut aussi écrire
f(x)=−2be−2x+4+2b
A l'aide de la deuxième condition f(1)=3 nous allons pouvoir déterminer la valeur de b. f(1)=3 −2be−2×1+4+2b=3 −2be2+2b=3 2b(−e2+1)=3 2b=−e2+13 Il en résulte donc que :
b=−e2+16
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