Équation différentielle à coeff variables ?

Bonjour, j'aimerais avancer sur mon problème d'équation différentielle.
Je me permets donc de solliciter votre aide pour ce problème.
En lien j'ajoute le travail effectué.
Merci d'avance pour toute aide.
Cdt.

Réponses

  • Si $y=\lambda y_0$ avec $y_0=e^{\frac{x^2}{2}}$ tu trouves $ \lambda ' y_0=x^3$ d'où $\lambda '=…$
    Et il reste à faire un calcul de primitive.
  • Bonjour,

    La méthode de variation de la constante ne demande pas que tu inventes $\lambda(x)$. On remplace dans l’équation différentielle et on trouve $\lambda’(x)=...$ que l’on intègre.

    Non ?
  • Bonsoir, merci pour la réponse, il me semble avoir fait cette part du job mais le résultat semble être mauvais, je ne comprends pas où je me trompe ...
  • En fait dans l'exo il nous est proposé de chercher
    lamda(x) sous la forme (ax²+bx+c)
  • Je pense qu'on vous propose de chercher une primitive sous la forme $(ax^2+bx+c)\exp(-x^2/2)$
  • Bonjour,

    Tu confonds deux méthodes. Soit tu fais variation de la constante et on t’a dit comment faire. Soit tu cherches les solutions de l’équation différentielle homogène et tu cherches une solution particulière : la solution générale est la SOMME.

    @lale : la fonction que tu proposes n’est pas solution puisque la dérivation maintient l’exponentielle et une exponentielle ne peut pas égaler un polynôme (ici $x^3$).
  • J'avais oublié un signe - dans l'exponentielle ,je corrige .
    Bien sûr, les 2 exponentielles se simplifient ensuite et on retrouve bien le polynôme cherché !
  • Effectivement après relecture on me demande $y_p$ de la forme $(ax^2+bx+c)$.

    J'ai essayé de prendre $\lambda(x) e^{x^2/2}$ et l'injecter dans $y'-xy = x^3$ mais je finis avec $\lambda'(x) e^{x^2/2} = x^3$ et je sais pas quoi en faire...
  • Bonjour,

    En mode arrête de déconner :
    1. Tu résous $y’-xy =0$ tu trouves $y_1(x)$.
    2. Tu trouves une solution particulière de $y’-xy=x^3$ sous la forme $ax^2+b x+c$ tu trouves $y_2(x)$.
    3. Tu conclus que toutes les solutions sont de la forme $A y_1(x)+y_2(x)$ avec $A$ une constante réelle.
  • $\lambda'(x) e^{(x^2/2)} = x^3 $ puis tu cherches une fonction de la forme $(ax^2+bx+c) \exp(-x^2/2)$ dont la dérivée est $x^3\exp(-x^2/2)$
    Mais c'est plus simple de chercher directement un solution de la forme voulue dans l'équation !
  • J'essaye, j'essaye... par contre je ne comprends pas la présence du moins devant x²/2
  • Si $\lambda'(x) e^{x^2/2}=x^3$ alors $\lambda'(x) =x^3 e^{-x^2/2}$ !
  • YvesM , j'essaye de suivre la méthode, $ y_h => y' -xy = 0 $ donc [size=large]$ y_h = \lambda e ^{\frac{x²}{2}}$[/size]
    Ensuite pour $ y_p$ on cherche $y_0 = \lambda(x)e{\frac{x²}{2}} $ en injectant dans (E) : $ y'-xy = x³ $
    et j'arrive à [size=large]$ \lambda'(x)(e^{\frac{x²}{2}}) = x³ $[/size]
    ... je ne vois pas quoi faire ?
  • lale, je vois encore mes limites... je ne sais pas trouver une primitive de $x^3e^{\tfrac{-x^2}{2}}$
  • Changement de variables $t=\frac{x^2}{2}$ puis intégration par parties
  • Merci beaucoup pour votre aide. Je récapitule.

    $ y_0 $ de la forme : $ \lambda(x) e^{\frac{x^2}{2}}$ avec $ \lambda'(x) = x^3 e^{\frac{-x^2}{2}}, $
    d'où on pose : $ t = \frac{x^2}{2} \Rightarrow x = \sqrt{|2t|} $ et $ \frac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t} = \frac{1}{\sqrt{|2t|}}, $
    d'où $\lambda(x) = \int \sqrt{|2t|}*(\sqrt{|2t|})^2e^{-t}\frac{1}{\sqrt{|2t|}} \mathrm{d}t,$ soit : $ \lambda(x) = \int 2te^{-t}\mathrm{d}t,$
    et donc : $ \lambda(x) = -e^{\frac{-x^2}{2}}(x^2 + 2) \Rightarrow y_0 = \frac{e^{\frac{x^2}{2}}(x^2 + 2)}{-e^{\frac{x^2}{2}}} = -x^2 - 2 .$
    Finalement $ y(x) = \lambda e^{\frac{x^2}{2}} -x^2- 2 ,$ avec $\lambda $ une constante $\in\mathbb{R}$

    C'est bien ça ?
    Merci encore.
  • Et si x est négatif ?
  • Bonjour, je devrais donc préciser $ \sqrt{|2t|}$ ?
  • Ouf ! Mais il était plus simple, puisqu'on te donnait une indication, de chercher directement une solution particulière de la forme $ax^2+bx+c$ solution que tu as retrouvée par la méthode de variation de la constante
  • En somme j'aurais dû chercher : $ (ax² + bx + c )e^{\frac{x^2}{2}} = x^3$
    En tous cas, merci beaucoup.
    Sujet clos !
  • Bonjour,

    @lidlkidjoe : non, tu n'as toujours pas compris ton erreur. Tu n'appliques pas correctement la méthode de variation de la constante. Et tu n'a pas lu mon indication : faire une somme de deux fonctions, ce n'est pas les multiplier !

    $\displaystyle y'-xy = x^3$

    Sans variation de la constante :
    Homogène : $\displaystyle y'-xy=0$ donc $\displaystyle y_1(x) = \lambda e^{x^2/2}$ avec $\lambda $ une constante quelconque.

    Solution particulière de la forme : $\displaystyle y_2(x) = ax^2+bx+c$ donc $y_2'(x) = 2a x+b$ et donc $\displaystyle y_2'-x y'_2(x) = (2a x+b) - x(ax^2+bx+c)=-ax^3-bx^2+(2a-c) x + b = x^3$ et donc $\displaystyle -a=1, b=0, 2a-c=0, b=0$ et donc $\displaystyle a=-1, b=0, c = -2$ : finalement, $\displaystyle y_2(x) = -x^2-2.$

    Toutes les solutions sont alors de la forme $\displaystyle y(x) = y_1(x) + y_2(x) = \lambda e^{x^2/2} -x^2-2$ avec $\lambda $ une constante réelle quelconque.

    Avec variation de la constante :
    Homogène : $\displaystyle y'-xy=0$ donc $\displaystyle y_1(x) = \lambda e^{x^2/2}$ avec $\lambda $ une constante quelconque.
    On fait varier $\displaystyle \lambda(x)$ : on reporte $\displaystyle y_1'(x) -y_1(x) =\lambda'(x) e^{x^2/2}+\lambda(x) x e^{x^2/2} - x \lambda(x) e^{x^2/2} = \lambda'(x) e^{x^2/2}=x^3$ on a donc une équation de premier ordre en $\displaystyle \lambda(x)$ : $\displaystyle \lambda'(x) e^{x^2/2} = x^3$ et donc $\lambda'(x) = x^3 e^{-x^2/2}.$
    On calcule alors $\displaystyle \lambda(x) = \int_a^x dt t^3 e^{-t^2/2} = -e^{-x^2/2} (x^2+2) + A$ avec $A$ une constante réelle quelconque. Le calcul se fait par intégration par parties...

    Finalement, on a $\displaystyle y(x) = \lambda(x) e^{x^2/2} = (-e^{-x^2/2} (x^2+2) + A) e^{x^2/2} = A e^{x^2/2}-x^2-2$ avec $A$ une constante réelle quelconque.
  • @YvesM, merci, j'avoue ne pas avoir détaillé aussi bien. Le résultat que je trouve est pourtant le bon.
    Pour $ \lambda(x) $ de la forme : $ (ax² + bx + c )e^{\frac{x²}{2}}$ je n'ai pas continué car je bloquais.
    L'IPP m'a aidé à intégrer : $ x³e{\frac{-x²}{2}} $ obtenu en faisant $ \lambda'(x) - x\lambda(x) = x³$ avec $ y_o = \lambda(x)e{\frac{x²}{2}}$
    Je note en tous cas les méthodes que vous me proposez et qui sont nettement plus rigoureuses.
    Je précise que plus haut $ y_0 $ et $y(x)$ peuvent porter à confusion car je sqeeze des étapes , $y(x)$ représente $y_h + y_p$
    Merci.
  • Bonjour,

    Ce que tu as écrit est faux.

    'C'est peut-être un détail pour vous
    Mais pour moi, ça veut dire beaucoup.'

    Comment faut-il te dire que $\lambda(x) = (a x^2+b x+c) e^{x^2/2}$ est une grosse connerie ?

    Bon, passe un bon weekend.
  • @YvesM, je vais préciser quelques détails " pour jouer du piano debout " .
    J'ai quitté l'école en 1999 , sortie de collège , pour aller travailler. J'ai donc sauté l'étape lycée.
    Cette étape est revenue sous la forme d'un DAEU-B l'an dernier ( programme du lycée en 9 mois ) , nous avons donc survolé une ou deux notions. Je comprends que les énormités écrites vous piquent les yeux, je fais pourtant de mon mieux pour les éviter.
  • Bonjour,

    Pas de problème, j'écris aussi des trucs faux (et bien plus que toi sur ce forum : erreurs de raisonnement et de calculs). Il ne faut pas être surpris qu'on essaie de corriger les fautes de raisonnement et de calculs sur un forum de maths. Quand on te donne une indication, fais l'effort de la lire et de la comprendre. C'est une bonne démarche.
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