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Programme de mathématiques BCPST, première année · semestre 1

b) Équations du second ordre

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72 exercices
Texte officiel du programme
ContenusCapacités et commentaires
Résolution de $ay'' + by' + cy = f(t)$ où $a, b$ et $c$ sont des réels avec $a \neq 0$ et $f$ une fonction continue sur un intervalle :
• résolution de l’équation homogène associée,
• principe de superposition,
• détermination d’une solution particulière.
La résolution de l’équation homogène se fera à l’aide de l’équation caractéristique. On pourra à cette occasion introduire la fonction de $\mathbb{R}$ dans $\mathbb{C}$ : $t \mapsto e^{\alpha t}$ avec $\alpha \in \mathbb{C}$.
⇌ On peut traiter en exemple l’équation de l’oscillateur harmonique $y'' + \omega^2 y = 0$ dont les solutions sont présentées sous diverses formes ; et par extension aux sciences physiques dériver et chercher une primitive à $t \mapsto e^{\mathrm{i}\omega t}$.
La forme d’une solution particulière est donnée sauf lorsque $f$ est une fonction constante. Par exemple, lorsque $f$ est de la forme $t \mapsto \sin(\omega t)$ ou $t \mapsto \cos(\omega t)$, l’énoncé devra indiquer de chercher une solution du type $t \mapsto \lambda\sin(\omega t) + \mu\cos(\omega t)$ ou $t \mapsto \lambda t\sin(\omega t) + \mu t\cos(\omega t)$, $\lambda$ et $\mu$ étant à déterminer.
L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 863

Résoudre l’équation suivante : \[y^{\prime\prime}- 3y^\prime + 2 y = e^x.\]

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 864

Résoudre l’équation suivante : \[y^{\prime\prime}- y =-6\cos x + 2x\sin x.\]

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 865

Résoudre l’équation suivante : \[4y^{\prime\prime}+4y^\prime + 5y = \sin x e^{-x/2} .\]

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 866

On considère l’équation : \[y^{\prime\prime} + 2y^\prime + 4y = xe^x \qquad (E)\]

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 867

Soit \(m \in \R\). Déterminer la solution de l’équation : ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 868

On considère l’équation différentielle : \[y''+6y'+9y=d(x) \quad (E)\]

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 869

Déterminer une équation différentielle vérifiée par la famille de fonctions ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 870

Déterminer une équation différentielle admettant \((r-2)^2=0\) comme équation caractéristique et ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 871

Déterminer l’ensemble des solutions réelles des équations :
a) \(y^{\prime\prime}+ y^\prime -6y=e^{3x}\), b) ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 872

On considère l’équation différentielle suivante : \[(E.D.) \quad y''-4y'+4y = d(x),\] où ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 873

Résoudre sur \(\Rr\) :

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 874

Trouver les \(f : \Rr \rightarrow \Rr\) deux fois dérivables telles que ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 876

Résoudre en posant \(z (t) = y (e^t)\) ou \(y (-e^t)\) suivant le signe de ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 877

Résoudre l’équation différentielle de Bernouilli \(x^2y^2-xy'-3y = 0\) en supposant que ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 878

Résoudre sur \({\Rr }\) : ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 880

Résoudre : \(y''(x)+2y^{\prime }(x)+y(x)=2x\cos x\cosh x\).

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 881

Déterminer les \(f\in C^{2}({\Rr},{\Rr})\) telles que : ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 882

Soit \(p\) continue positive non nulle ; montrer que toute solution de ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 883

Montrer que toute solution de \(y''(x)e^{-x^{2}}+y(x)=0\) est bornée sur ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 884

En posant \(t=\arctan x,\) résoudre : ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 885

Résoudre par le changement de fonction \(z=\frac{y}{x}\) l’équation différentielle : ...

L2 Analyse Équation différentielle solution

Équation différentielle du second ordre et intégrale double

Cet exercice comporte deux parties indépendantes.