Flashcards : Équations différentielles — 33 cartes

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1Question

Quelle est la forme générale d'une équation différentielle linéaire du premier ordre ?

Réponse

y(x)+a(x)y(x)=b(x)y'(x)+a(x)y(x)=b(x) avec a et b continues sur un intervalle I.

2Question

Comment obtient-on l'équation homogène associée à y(x)+a(x)y(x)=b(x)y'(x)+a(x)y(x)=b(x) ?

Réponse

En posant b(x)=0b(x)=0 dans l'équation.

3Question

Que conserve l'équation complète par rapport à l'équation homogène ?

Réponse

Elle conserve le second membre b(x)b(x).

4Question

Que contient la solution générale d'une équation différentielle ?

Réponse

Toutes les solutions possibles de l'équation.

5Question

Que comporte la solution générale d'une équation différentielle pour intégrer les conditions initiales ?

Réponse

Une constante d'intégration.

6Question

Quelle est la solution générale de l’équation homogène avec primitive A de a ?

Réponse

y(x)=CeA(x)y(x)=Ce^{-A(x)}

7Question

Qu'impose l'équation linéaire du premier ordre pour tout xIx^*\in I et yRy^*\in\mathbb{R} ?

Réponse

Elle admet une unique solution vérifiant y(x)=yy(x^*)=y^*.

8Question

Quelle forme prend la solution particulière dans la variation de la constante ?

Réponse

yp(x)=K(x)eA(x)y_p(x)=K(x)e^{-A(x)}

9Question

Comment détermine-t-on K dans la méthode de variation de la constante ?

Réponse

En substituant ypy_p dans l’équation différentielle.

10Question

Quelle est la forme générale d'une équation linéaire du second ordre à coefficients constants ?

Réponse

ay+by+cy=d(x)ay''+by'+cy=d(x) avec a0a\neq0 et a,b,cRa,b,c\in\mathbb{R}.

11Question

Quelle est la dimension de l'espace des solutions de ay+by+cy=0ay''+by'+cy=0 ?

Réponse

Cet espace vectoriel est de dimension 2.

12Question

Quelle est l'équation caractéristique associée à ay+by+cy=0ay''+by'+cy=0 ?

Réponse

ar2+br+c=0ar^2+br+c=0.

13Question

Comment se calcule le discriminant de l'équation caractéristique ar2+br+c=0ar^2+br+c=0 ?

Réponse

Δ=b24ac\Delta=b^2-4ac.

14Question

Quelles sont les solutions si Δ>0\Delta>0 pour ay+by+cy=0ay''+by'+cy=0 ?

Réponse

Aer1x+Ber2xAe^{r_1x}+Be^{r_2x} avec deux racines réelles distinctes.

15Question

Quelle est la forme de la solution générale d'une équation complète du second ordre ?

Réponse

La somme de la solution générale homogène et d'une solution particulière.

16Question

Quelle forme prend la solution particulière pour un second membre eαxP(x)e^{\alpha x}P(x) ?

Réponse

eαxxmQ(x)e^{\alpha x}x^mQ(x) où Q a le même degré que P.

17Question

Comment détermine-t-on la valeur de m dans la solution particulière liée à eαxP(x)e^{\alpha x}P(x) ?

Réponse

m vaut 0, 1 ou 2 selon que α\alpha n’est pas racine, racine simple ou double de l’équation caractéristique.

18Question

Quelle forme prend la solution particulière pour un second membre eαx(P1(x)cos(βx)+P2(x)sin(βx))e^{\alpha x}(P_1(x)\cos(\beta x)+P_2(x)\sin(\beta x)) ?

Réponse

eαx(Q1(x)cos(βx)+Q2(x)sin(βx))e^{\alpha x}(Q_1(x)\cos(\beta x)+Q_2(x)\sin(\beta x)) multipliée par x si α+iβ\alpha+i\beta est racine caractéristique.

19Question

Que garantit l'existence et l'unicité de la solution pour l'équation complète du second ordre ?

Réponse

Pour chaque x0x_0 et chaque couple (y0,y1)(y_0,y_1), il existe une unique solution vérifiant y(x0)=y0y(x_0)=y_0 et y(x0)=y1y'(x_0)=y_1.

20Question

Quelle forme prend la solution particulière en variation des constantes du second ordre ?

Réponse

yp=C1(x)y1(x)+C2(x)y2(x)y_p=C_1(x)y_1(x)+C_2(x)y_2(x)

21Question

Que forment y1y_1 et y2y_2 dans la variation des constantes ?

Réponse

Une base des solutions homogènes.

22Question

Pourquoi le système de variation des constantes est-il un système de Cramer ?

Réponse

Parce que le Wronskien de la base (y1,y2)(y_1,y_2) est non nul sur I.

23Question

Qu'est-ce qu'une équation différentielle à variables séparées ?

Réponse

C'est une équation du premier ordre écrite sous la forme dydx=f(y)g(x)\frac{dy}{dx}=f(y)g(x).

24Question

Que donne la séparation des variables si F et G sont primitives de f et g ?

Réponse

Elle conduit à F(y(x))=G(x)+CF(y(x))=G(x)+C.

25Question

Que fait-on pour isoler y après séparation des variables ?

Réponse

On isole y lorsque F possède une réciproque.

26Question

Quelle est la solution générale de y=1+y23y'=\frac{1+y^2}{3} ?

Réponse

C'est y(x)=3tan(x+C3)y(x)=\sqrt{3}\tan\left(\frac{x+C}{\sqrt{3}}\right).

27Question

Quel changement de variable transforme l'équation d'Euler en équation à coefficients constants ?

Réponse

Le changement x=etx=e^t avec z(t)=y(x)z(t)=y(x).

28Question

Quelle forme prend l'équation d'Euler ax2y+bxy+cy=f(x)ax^2y''+bxy'+cy=f(x) après x=etx=e^t ?

Réponse

Elle devient une équation différentielle à coefficients constants.

29Question

Quelle équation obtient-on après x=etx=e^t pour x2y+xy+y=0x^2y''+xy'+y=0 ?

Réponse

L'équation z+z=0z''+z=0.

30Question

Quelle est la solution générale de x2y+xy+y=0x^2y''+xy'+y=0 après changement de variable ?

Réponse

y(x)=C1cos(lnx)+C2sin(lnx)y(x)=C_1\cos(\ln x)+C_2\sin(\ln x).

31Question

Quelle est la forme générale d'une équation de Bernoulli ?

Réponse

y+a(x)y=b(x)yαy'+a(x)y=b(x)y^\alpha avec aa et bb continues et α0,1\alpha \neq 0,1.

32Question

Quel changement transforme une équation de Bernoulli en équation linéaire ?

Réponse

z=1yα1z=\frac{1}{y^{\alpha-1}} sur un intervalle où y0y \neq 0.

33Question

Quelle équation linéaire obtient-on pour z=1/yz=1/y à partir de xy+y=y2ln(x)xy'+y=y^2 \ln(x) ?

Réponse

zzx=ln(x)xz'-\frac{z}{x}=-\frac{\ln(x)}{x} sur R+\mathbb{R}_+.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 20 questions sur Équations différentielles.

1. Laquelle des expressions caractérise une équation différentielle linéaire du premier ordre sur un intervalle II ?

2. Comment obtient-on l’équation homogène associée à y(x)+a(x)y(x)=b(x)y'(x)+a(x)y(x)=b(x) ?

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