ANALYSE - Concours B des ENSA

Equation différentielle linéaire à coefficients non constants

Méthode

On considère ici les équations du type

, et sont des fonctions de la variable réelle . La procédure d'intégration est semblable à celle suivie pour résoudre une équation différentielle linéaire à coefficients constants et se déroule donc en 3 étapes :

Résolution de l'équation homogène (sans second membre) :

On résout l'équation différentielle à variables séparables :

on obtient alors une solution du type

et est une constante réelle.

Variation de la constante

On considère donc maintenant comme une fonction de (et non plus comme une variable constante) et on cherche à déterminer telle que :

soit solution de l'équation différentielle avec le second membre.

Solution générale de l'équation complète

On remplace par la famille de primitives obtenue précédemment dans l'expression :

Exemple

Exemple

Déterminer l'ensemble des solutions de l'équation différentielle :

Ici , et

Résolution de l'équation homogène

On cherche dans un premier temps la fonction telle que :

soit

Cette équation peut s'écrire :

On peut effectuer une intégration à variables séparées. D'où :

, constante réelle, peut s'écrire est une constante réelle, d'où

Or d'où :

est solution de l'équation sans second membre

Variable de la constante

On écrit :

s'écrit alors :

L'équation à résoudre devient :

d'où

soit

est une constante réelle.

Solution générale

La solution générale de l'équation s'écrit :

est une constante réelle.

Exemple

Exemple

Déterminer l'ensemble des solutions de l'équation différentielle :

Ici , et

Résolution de l'équation homogène

On cherche dans un premier temps la fonction telle que :

soit

Cette équation peut s'écrire :

On peut effectuer une intégration à variables séparées. D'où :

, constante réelle, peut s'écrire est une constante réelle, d'où

or d'où :

est solution de l'équation sans second membre

Variation de la constante

On cherche une solution particulière de la forme .

s'écrit alors :

L'équation à résoudre devient :

d'où

soit

Cette intégrale se calcule en décomposant la fraction rationnelle en éléments simples, soit :

on obtient alors :

soit :

est une constante réelle. Cette fonction peut s'écrire :

Solution générale

La solution générale de l'équation s'écrit :

est une constante réelle

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