ANALYSE - Concours B des ENSA

Cas particulier : f est une fonction exponentielle

Propriété

  • si n'est pas solution de l'équation caractéristique, on cherche une solution particulière du type

  • si est racine d'ordre de l'équation caractéristique on cherche tel que est un polynôme de degré

Exemple

Exemple

Résoudre l'équation différentielle du second ordre

avec les conditions initiales

Solution :

Nous devons d'abord chercher la solution de l'équation homogène, soit :

L'équation caractéristique s'écrit :

Elle a pour racine et . La forme générale des solutions est donc :

et sont des constantes réelles.

Il faut maintenant déterminer une solution particulière. étant une des fonctions génératrices de , la solution particulière recherchée est du type : est un polynôme de degré 1, soit :

Dans ce cas :

En injectant ces relations dans l'équation différentielle, nous obtenons :

On a donc :

Soit

d'où :

Dans la mesure où nous recherchons une solution particulière, on prend la fonction pour laquelle , soit :

La solution de l'équation est donc :

soit :

Les constantes et  sont déterminées à partir des conditions aux limites. Il faut pour cela calculer la dérivée de :

Le système à résoudre est

La solution recherchée est donc :

Exemple

Résoudre

Recherche de la solution de l'équation homogène associée à :

L'équation caractéristique obtenue en recherchant une solution du type  est :

Cette équation du second ordre admet une racine double :

La solution de l'équation sans second membre est donc :

et sont des constantes réelles.

Détermination d'une solution particulière de l'équation

Le second membre est une combinaison linéaire d'un polynôme d'ordre 2 et d'une fonction exponentielle. On recherche comme solution particulière du type :

On a

et

L'équation appliquée à conduit à l'égalité variable quelque soit :

soit

d'où

La solution particulière recherchée est donc :

La solution générale de l'équation est donc :

et sont des constantes réelles.

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