Savoir résoudre une équation différentielle de la forme y′=ay+f - Exercice 1
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Soit (E) l'équation différentielle y′=2y+6x+10 .
Question 1
Montrer que la fonction g définie sur R par g(x)=−3x−213 est une solution de l'équation différentielle (E) .
Correction
La fonction g est une solution de l'équation différentielle (E) si et seulement si : g′(x)=2g(x)+6x+10 D’une part : g′(x)=−3 D’autre part : 2g(x)+6x+10=2×(−3x−213)+6x+10 2g(x)+6x+10=2×(−3x)+2×(2−13)+6x+10 2g(x)+6x+10=−6x−13+6x+10 2g(x)+6x+10=−3 Il en reˊsulte donc que :g′(x)=2g(x)+6x+10 Nous venons donc de montrer que la fonction g définie sur R par g(x)=−3x−213 est bien une solution de l'équation différentielle (E) .
Question 2
En déduire toutes les solutions de l'équation différentielle (E) .
Correction
Soit l’équation différentielle y′=ay+f où a est un réel avec a=0 et f une fonction définie sur un intervalle I .
Les solutions de cette équation sont les fonctions de la forme : m(x)=keax+z(x) où la fonction x↦keax est solution de l'équation y′=ay avec k est une constante réelle et la fonction z une solution particulière de l'équation y′=ay+f .
L'équation différentielle s'écrit : y′=2y+6x+10 . On identifie ici que : a=2 et f(x)=6x+10 . D'après la question 1, nous avons démontré que la fonction g est une solution particulieˋre de l'équation différentielle (E). Il en résulte que les solutions de l'équation différentielle (E) sont alors : m(x)=ke2x+g(x) où k est une constante réelle. Finalement, les solutions de l'équation (E) sont donc les fonctions définies sur R par
m(x)=ke2x−3x−213
où k est une constante réelle.
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