Retour

equ1_006.tex

Télécharger le fichier
%% format               (plain.tex + fichiers de macro) OU (jpv.tex)
%% fichiers de macro    basejpv.tex
%% sujet                equation differentielle d'ordre 1
%% date                 12-11-97
%% auteur               jp vignault 
 
\exo {\'Equation à coefficients non constants}
 
On considère l'équation différentielle
$$
   y' + xy = x^2e^{-x}
$$
où $y$ est une fonction de la variable $x$, définie et dérivable sur
$\rset$, de dérivée $y'$.
 
\itemitemalph Résoudre l'équation différentielle
$$
   y' + xy = 0
\leqno
   (E_0)
$$
 
\itemitemalph Déterminer deux nombres réels $a$ et $b$ tels que la
fonction $h$ définie sur $\rset$ par $h (x) = (ax + b)e^{-x}$ soit une
solution particulière de $(E)$.
 
\itemitemalph Déduire des questions précédentes la solution générale de
l'équation $(E)$.
 
\finexo
 
\corrige {}
 
\itemalph Il vient
$$
   y' + xy = 0
      \quad \Longleftrightarrow \quad
   y' = -xy.
$$
Le cours nous dit alors que la solution générale de $(E_0)$ est
\dresultat {y_0 (x) = ke^{-x^2/2}, k\in \rset } puisqu'une primitive
de $a (x) = -x$ est $A (x) = -{x^2\over 2}$.
 
\itemalph On a 
$$
   h (x) = (ax + b)e^{-x}
      \qquad {\rm donc} \qquad
   h' (x) = (-ax + b -a) e^{-x}
$$
d'où 
$$
   h' + xh = (-ax + b -a) e^{-x} + x (ax + b)e^{-x}
      = \big( ax^2 + (b-a)x + b -a \big) e^{-x}
      = x^2 e^{-x}
$$
Par identification, on a alors
$$
   \big( ax^2 + (b-a)x + b -a \big) = x^2
      \qquad {\rm soit}\qquad
   \cases  {
      a = 1
   \cr
      b-a = 0
   \cr
      b-a = 0
   \cr }
      \qquad \Longleftrightarrow \qquad
   \cases  {
      a = 1
   \cr
      b = 1
   \cr }
$$
Donc \dresultat {h (x) = (x+1) e^{-x}} est une solution particulière
de $(E)$.
 
\itemalph 
Donc \dresultat {y (x) = (x+1) e^{-x} + ke^{-x^2/2}, k\in \rset} est
la solution générale de $(E)$.
 
\fincorrige