تمارين - 2BACSEF

التانية باكالوريا العلوم التجريبية – خيار فرنسي


درس : Équations différentielles

Exercice 4

  1. Résoudre l’équation différentielle :

(E):y4y+4y=0(E) : y'' - 4y' + 4y = 0
2. Déterminer la solution ff telle que f(0)=2f(0) = 2 et f(0)=0f'(0) = 0

Soit l’équation différentielle (E):y+ay+by=0(E) : y'' + ay' + by = 0

son équation caractéristique r2+ar+b=0r^2 + ar + b = 0 et Δ=a24b\Delta=a^2 - 4b

  • Si Δ>0\Delta > 0, alors l’équation caractéristique admet deux solutions réelles distinctes r1r_1 et r2r_2.

La solution générale est :

y=αer1x+βer2xavec α,βRy = \alpha e^{r_1 x} + \beta e^{r_2 x} \quad \text{avec } \alpha, \beta \in \mathbb{R}
  • Si Δ=0\Delta = 0, alors elle admet une solution réelle double rr.

La solution générale est :

y=(αx+β)erxavec α,βRy = (\alpha x + \beta) e^{rx} \quad \text{avec } \alpha, \beta \in \mathbb{R}
  • Si Δ<0\Delta < 0, alors les solutions sont complexes conjuguées r1=p+iqr_1 = p + iq et r2=piqr_2 = p - iq.

La solution générale est :

y=epx(αcos(qx)+βsin(qx))avec α,βRy = e^{px} \left( \alpha \cos(qx) + \beta \sin(qx) \right) \quad \text{avec } \alpha, \beta \in \mathbb{R}

1/ Équation caractéristique :

r24r+4=0Δ=0r^2 - 4r + 4 = 0 \Rightarrow \Delta = 0
r=2r = 2

Solution générale :

y(x)=(αx+β)e2xy(x) = (\alpha x + \beta) e^{2x}

2/ On cherche f(x)=(αx+β)e2xf(x) = (\alpha x + \beta) e^{2x} avec :

f(x)=(α+2αx+2β)e2xf'(x) = \left( \alpha + 2\alpha x + 2\beta \right) e^{2x}

À x=0x = 0 :

{f(0)=β=2f(0)=α+2β=0{β=2α+4=0α=4\begin{cases} f(0) = \beta = 2 \\[4pt] f'(0) = \alpha + 2\beta = 0 \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} \beta = 2 \\[4pt] \alpha + 4 = 0 \Rightarrow \alpha = -4 \end{cases}

Donc :

f(x)=(4x+2)e2xf(x) = (-4x + 2) e^{2x}