Savoir résoudre une équation différentielle de la forme y′=ay avec une condition - Exercice 1
10 min
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Question 1
Résoudre l'équation différentielle suivante : y′=3y tel que f(0)=7
Correction
Soit l’équation différentielle y′=ay où a est un réel 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 où k est une constante réelle.
On identifie ici que : a=3 . Il en résulte que les solutions de l'équation sont alors : f(x)=ke3x où k est une constante réelle. Or : f(0)=7 ce qui nous permet d'écrire que : ke3×0=7 équivaut successivement à : ke0=7 . Nous savons que e0=1 . k=7 Il en résulte que la solution de l'équation différentielle y′=3y tel que f(0)=7 est alors :
f(x)=8e3x
Question 2
Résoudre l'équation différentielle suivante : y′−5y=0 tel que f(2)=1
Correction
Soit l’équation différentielle y′=ay où a est un réel 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 où k est une constante réelle.
Nous allons transformer l'écriture afin de revenir à une forme y′=ay. Ainsi : y′−5y=0 équivaut successivement à : y′=5y On identifie ici que : a=5 . Il en résulte que les solutions de l'équation sont alors : f(x)=ke5x où k est une constante réelle. Or : f(2)=1 ce qui nous permet d'écrire que : ke5×2=1 équivaut successivement à : ke10=1 k=e101
e−a=ea1
D'où : k=e−10 Il en résulte que la solution de l'équation différentielle y′=5y tel que f(2)=1 est alors : f(x)=e−10×e5x
eaeb=ea+b
Ainsi :
f(x)=e5x−10
Question 3
Résoudre l'équation différentielle suivante : y′=−9y tel que f(4)=−7
Correction
Soit l’équation différentielle y′=ay où a est un réel 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 où k est une constante réelle.
On identifie ici que : a=−9 . Il en résulte que les solutions de l'équation sont alors : f(x)=ke−9x où k est une constante réelle. Or : f(4)=−7 ce qui nous permet d'écrire que : ke−9×4=−7 équivaut successivement à : ke−36=−7 k=e−36−7
e−a=ea1
D'où : k=−7e36 Il en résulte que la solution de l'équation différentielle y′=−9y tel que f(4)=−7 est alors : f(x)=−7e36×e−9x
eaeb=ea+b
Ainsi :
f(x)=−7e−9x+36
Question 4
Résoudre l'équation différentielle suivante : 2y′+9y=0 tel que f(0)=−3
Correction
Soit l’équation différentielle y′=ay où a est un réel 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 où k est une constante réelle.
Nous allons transformer l'écriture afin de revenir à une forme y′=ay. Ainsi : 2y′+9y=0 équivaut successivement à : 2y′=−9y y′=2−9y y′=−29y On identifie ici que : a=−29 . Il en résulte que les solutions de l'équation sont alors : f(x)=ke−29x où k est une constante réelle. Or : f(0)=−3 ce qui nous permet d'écrire que : ke−29×0=−3 équivaut successivement à : ke0=−3 . Nous savons que e0=1 . k=−3 Il en résulte que la solution de l'équation différentielle 2y′+9y=0 tel que f(0)=−3 est alors :
f(x)=−3e−29x
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