Ce qu'il faut savoir sur les équations différentielles y′=ay+b
Les équations différentielles
Définition
Définition 1
Une eˊquation diffeˊrentielle est une équation où l'inconnue est une fonction et où interviennent des dérivées de cette fonction.
Equation différentielle y′=ay+b
Définition 2
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.
Exemple : Résoudre l'équation différentielle suivante : y′=4y−1 On identifie ici que : a=4 et b=−1. Il en résulte que les solutions de l'équation sont alors : f(x)=ke4x−4(−1) où k est une constante réelle. Finalement :
f(x)=ke4x+41
où k est une constante réelle.
Equation différentielle y′=ay+b avec condition initiale
Définition 3
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.
Quels que soient les réels x0 et y0, l'équation y′=ay+b admet une unique solution f prenant en x0 la valeur y0 telle que f(x0)=y0.
Exemple : Résoudre l'équation différentielle suivante : y′=2y+4 tel que f(0)=10 . On identifie ici que : a=2 et b=4. Il en résulte que les solutions de l'équation sont alors : f(x)=ke2x−24 où k est une constante réelle. Finalement : f(x)=ke2x−2 où k est une constante réelle Or on sait que f(0)=10 , il vient alors que : f(0)=10 équivaut successivement à : ke2×0−2=10 ke0−2=10 or e0=1 k−2=10 k=10+2 D'où : k=12 Il en résulte que la solution de l'équation différentielle y′=2y+4 tel que f(0)=10 est alors :
f(x)=12e2x−2
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