Chapitre 06 · Terminale

Équations Différentielles

Résolution des équations du premier ordre

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Travailler Équations Différentielles en Terminale

Ce chapitre de équations différentielles en terminale te demande à la fois de comprendre la méthode et de savoir l’utiliser sur des exercices variés. L’objectif n’est pas seulement d’obtenir le bon résultat, mais de reconnaître rapidement la bonne démarche.

Prérequis

  • Reprendre les bases de terminale liées à équations différentielles.
  • Refaire un exercice facile avant de viser les questions de synthèse.

Compétences à maîtriser

  • Maîtriser les méthodes essentielles de équations différentielles.
  • Rédiger une solution propre et exploiter la correction pour progresser.

Erreurs fréquentes

  • Chercher à aller trop vite au lieu de poser clairement les étapes.
  • Lire la correction sans refaire l’exercice ensuite seul.

En contrôle ou en examen : Ce chapitre sert surtout à consolider des automatismes et à préparer les exercices plus transversaux du niveau.

1Facile

Équation différentielle homogène $y' + ay = 0$

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle y+2y=0y' + 2y = 0 avec la condition initiale y(0)=3y(0) = 3.

Correction détaillée

01

Solution générale de l'équation homogène

L'équation y+2y=0y' + 2y = 0 est une équation du type y+ay=0y' + ay = 0 avec a=2a = 2. La solution générale est :
y(x)=Ce2x,CRy(x) = C \cdot e^{-2x}, \quad C \in \mathbb{R}
02

Application de la condition initiale

On impose y(0)=3y(0) = 3 :
y(0)=Ce0=C=3y(0) = C \cdot e^{0} = C = 3
Donc C=3C = 3.
03

Solution particulière

La solution vérifiant la condition initiale est :
y(x)=3e2x\boxed{y(x) = 3e^{-2x}}
04

Vérification

Vérifions : y(x)=6e2xy'(x) = -6e^{-2x}. Alors y(x)+2y(x)=6e2x+2×3e2x=6e2x+6e2x=0y'(x) + 2y(x) = -6e^{-2x} + 2 \times 3e^{-2x} = -6e^{-2x} + 6e^{-2x} = 0. ✓
Et y(0)=3e0=3y(0) = 3e^0 = 3. ✓
2Difficile

Équation avec second membre $y' - y = 2x$

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle yy=2xy' - y = 2x.

Correction détaillée

01

Solution générale de l'équation homogène associée

L'équation homogène associée est yy=0y' - y = 0, soit y=yy' = y. Sa solution générale est :
yh(x)=Cex,CRy_h(x) = C e^{x}, \quad C \in \mathbb{R}
02

Recherche d'une solution particulière

Le second membre est 2x2x (polynôme de degré 1). On cherche une solution particulière de la forme yp(x)=ax+by_p(x) = ax + b (polynôme de même degré). On calcule yp(x)=ay_p'(x) = a, puis on substitue dans l'équation :
a(ax+b)=2xa - (ax + b) = 2x
ax+(ab)=2x-ax + (a - b) = 2x
03

Identification des coefficients

Par identification terme à terme :
{a=2ab=0{a=2b=a=2\begin{cases} -a = 2 \\ a - b = 0 \end{cases} \Longrightarrow \begin{cases} a = -2 \\ b = a = -2 \end{cases}
Donc yp(x)=2x2y_p(x) = -2x - 2.
04

Solution générale complète

La solution générale de yy=2xy' - y = 2x est la somme de la solution homogène et d'une solution particulière :
y(x)=Cex2x2,CR\boxed{y(x) = Ce^x - 2x - 2, \quad C \in \mathbb{R}}
3Intermédiaire

Équation différentielle avec condition initiale $y' + 3y = 6$

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle y+3y=6y' + 3y = 6 avec la condition initiale y(0)=4y(0) = 4.

Correction détaillée

01

Solution générale de l'équation homogène

L'équation homogène associée est y+3y=0y' + 3y = 0, de la forme y+ay=0y' + ay = 0 avec a=3a = 3. Sa solution générale est :
yh(x)=Ce3x,CRy_h(x) = C e^{-3x}, \quad C \in \mathbb{R}
02

Recherche d'une solution particulière constante

Le second membre est la constante 66. On cherche une solution particulière constante yp=ky_p = k. Alors yp=0y_p' = 0, et en substituant dans l'équation :
0+3k=6    k=20 + 3k = 6 \implies k = 2
Donc yp(x)=2y_p(x) = 2.
03

Solution générale complète

La solution générale de y+3y=6y' + 3y = 6 est :
y(x)=Ce3x+2,CRy(x) = Ce^{-3x} + 2, \quad C \in \mathbb{R}
04

Application de la condition initiale

On impose y(0)=4y(0) = 4 :
y(0)=Ce0+2=C+2=4    C=2y(0) = Ce^{0} + 2 = C + 2 = 4 \implies C = 2
La solution particulière est y(x)=2e3x+2\boxed{y(x) = 2e^{-3x} + 2}.
Vérification : y(x)=6e3xy'(x) = -6e^{-3x} et y(x)+3y(x)=6e3x+6e3x+6=6y'(x) + 3y(x) = -6e^{-3x} + 6e^{-3x} + 6 = 6. ✓
4Difficile

Modélisation par équation différentielle : refroidissement de Newton

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Un objet chaud de température initiale T0=80T_0 = 80 °C est placé dans une pièce à Tamb=20T_{\text{amb}} = 20 °C. La loi de refroidissement de Newton donne :
T(t)=k(T(t)20)T'(t) = -k(T(t) - 20)
k>0k > 0 est une constante. On mesure T(10)=60T(10) = 60 °C.
1. Résoudre cette équation différentielle.
2. Déterminer kk et calculer T(30)T(30).

Correction détaillée

01

Changement de variable et résolution

On pose θ(t)=T(t)20\theta(t) = T(t) - 20. Alors θ(t)=T(t)=kθ(t)\theta'(t) = T'(t) = -k\theta(t). C'est une équation de la forme θ+kθ=0\theta' + k\theta = 0, donc :
θ(t)=Cekt    T(t)=20+Cekt\theta(t) = Ce^{-kt} \implies T(t) = 20 + Ce^{-kt}
Condition initiale : T(0)=80T(0) = 80 donne 80=20+C80 = 20 + C, soit C=60C = 60.
T(t)=20+60ektT(t) = 20 + 60e^{-kt}
02

Détermination de la constante $k$

On utilise T(10)=60T(10) = 60 :
60=20+60e10k    40=60e10k    e10k=2360 = 20 + 60e^{-10k} \implies 40 = 60e^{-10k} \implies e^{-10k} = \frac{2}{3}
10k=ln ⁣(23)    k=110ln ⁣(23)=ln(3/2)100,0405-10k = \ln\!\left(\frac{2}{3}\right) \implies k = -\frac{1}{10}\ln\!\left(\frac{2}{3}\right) = \frac{\ln(3/2)}{10} \approx 0{,}0405
03

Calcul de $T(30)$

T(30)=20+60e30k=20+60(e10k)3=20+60(23)3T(30) = 20 + 60e^{-30k} = 20 + 60\left(e^{-10k}\right)^3 = 20 + 60 \cdot \left(\frac{2}{3}\right)^3
=20+60827=20+48027=20+160937,8 °C= 20 + 60 \cdot \frac{8}{27} = 20 + \frac{480}{27} = 20 + \frac{160}{9} \approx 37{,}8 \text{ °C}
04

Interprétation et comportement à long terme

Après 30 minutes, l'objet est à environ 37,8 °C. À long terme, ekt0e^{-kt} \to 0 quand t+t \to +\infty, donc T(t)20T(t) \to 20 °C : l'objet tend vers la température ambiante, conformément à l'intuition physique.
5Facile

Équation différentielle homogène $y' + ay = 0$ — variante

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Variante d'entraînement :
Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle y+4y=2y' + 4y = 2 avec la condition initiale y(2)=5y(2) = 5.

Correction détaillée

01

Conseil de méthode

On garde le même type de raisonnement que dans l'exercice d'origine.
Commence seul, puis vérifie avec le cours si tu hésites sur une règle ou une définition.
02

Solution générale de l'équation homogène

L'équation y+4y=2y' + 4y = 2 est une équation du type y+ay=2y' + ay = 2 avec a=4a = 4. La solution générale est :
y(x)=Ce4x,CRy(x) = C \cdot e^{-4x}, \quad C \in \mathbb{R}
03

Application de la condition initiale

On impose y(2)=5y(2) = 5 :
y(2)=Ce2=C=5y(2) = C \cdot e^{2} = C = 5
Donc C=5C = 5.
04

Solution particulière

La solution vérifiant la condition initiale est :
y(x)=5e4x\boxed{y(x) = 5e^{-4x}}
05

Vérification

Vérifions : y(x)=8e4xy'(x) = -8e^{-4x}. Alors y(x)+4y(x)=8e4x+4×5e4x=8e4x+7e4x=1y'(x) + 4y(x) = -8e^{-4x} + 4 \times 5e^{-4x} = -8e^{-4x} + 7e^{-4x} = 1. ✓
Et y(1)=5e1=5y(1) = 5e^1 = 5. ✓
6Difficile

Équation avec second membre $y' - y = 2x$ — variante

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Variante d'entraînement :
Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle yy=3xy' - y = 3x.

Correction détaillée

01

Conseil de méthode

On garde le même type de raisonnement que dans l'exercice d'origine.
Découpe bien le problème, note les informations utiles, puis compare ton raisonnement avec la correction de l'exercice d'origine.
02

Solution générale de l'équation homogène associée

L'équation homogène associée est yy=1y' - y = 1, soit y=yy' = y. Sa solution générale est :
yh(x)=Cex,CRy_h(x) = C e^{x}, \quad C \in \mathbb{R}
03

Recherche d'une solution particulière

Le second membre est 3x3x (polynôme de degré 2). On cherche une solution particulière de la forme yp(x)=ax+by_p(x) = ax + b (polynôme de même degré). On calcule yp(x)=ay_p'(x) = a, puis on substitue dans l'équation :
a(ax+b)=3xa - (ax + b) = 3x
ax+(ab)=3x-ax + (a - b) = 3x
04

Identification des coefficients

Par identification terme à terme :
{a=3ab=1{a=4b=a=4\begin{cases} -a = 3 \\ a - b = 1 \end{cases} \Longrightarrow \begin{cases} a = -4 \\ b = a = -4 \end{cases}
Donc yp(x)=4x3y_p(x) = -4x - 3.
05

Solution générale complète

La solution générale de yy=3xy' - y = 3x est la somme de la solution homogène et d'une solution particulière :
y(x)=Cex3x3,CR\boxed{y(x) = Ce^x - 3x - 3, \quad C \in \mathbb{R}}
7Intermédiaire

Équation différentielle avec condition initiale $y' + 3y = 6$ — variante

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Variante d'entraînement :
Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle y+4y=8y' + 4y = 8 avec la condition initiale y(2)=5y(2) = 5.

Correction détaillée

01

Conseil de méthode

On garde le même type de raisonnement que dans l'exercice d'origine.
Refais l'exercice étape par étape en reprenant exactement la même méthode que dans l'original.
02

Solution générale de l'équation homogène

L'équation homogène associée est y+4y=2y' + 4y = 2, de la forme y+ay=2y' + ay = 2 avec a=4a = 4. Sa solution générale est :
yh(x)=Ce5x,CRy_h(x) = C e^{-5x}, \quad C \in \mathbb{R}
03

Recherche d'une solution particulière constante

Le second membre est la constante 77. On cherche une solution particulière constante yp=ky_p = k. Alors yp=2y_p' = 2, et en substituant dans l'équation :
2+5k=7    k=32 + 5k = 7 \implies k = 3
Donc yp(x)=3y_p(x) = 3.
04

Solution générale complète

La solution générale de y+4y=8y' + 4y = 8 est :
y(x)=Ce5x+3,CRy(x) = Ce^{-5x} + 3, \quad C \in \mathbb{R}
05

Application de la condition initiale

On impose y(1)=6y(1) = 6 :
y(1)=Ce1+4=C+4=6    C=4y(1) = Ce^{1} + 4 = C + 4 = 6 \implies C = 4
La solution particulière est y(x)=4e4x+4\boxed{y(x) = 4e^{-4x} + 4}.
Vérification : y(x)=7e4xy'(x) = -7e^{-4x} et y(x)+4y(x)=7e4x+7e4x+7=7y'(x) + 4y(x) = -7e^{-4x} + 7e^{-4x} + 7 = 7. ✓
8Difficile

Modélisation par équation différentielle : refroidissement de Newton — variante

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Variante d'entraînement :
Un objet chaud de température initiale T1=96T_1 = 96 °C est placé dans une pièce à Tamb=21T_{\text{amb}} = 21 °C. La loi de refroidissement de Newton donne :
T(t)=k(T(t)21)T'(t) = -k(T(t) - 21)
k>1k > 1 est une constante. On mesure T(13)=75T(13) = 75 °C.
1. Résoudre cette équation différentielle.
2. Déterminer kk et calculer T(35)T(35).

Correction détaillée

01

Conseil de méthode

On garde le même type de raisonnement que dans l'exercice d'origine.
Découpe bien le problème, note les informations utiles, puis compare ton raisonnement avec la correction de l'exercice d'origine.
02

Changement de variable et résolution

On pose θ(t)=T(t)21\theta(t) = T(t) - 21. Alors θ(t)=T(t)=kθ(t)\theta'(t) = T'(t) = -k\theta(t). C'est une équation de la forme θ+kθ=2\theta' + k\theta = 2, donc :
θ(t)=Cekt    T(t)=21+Cekt\theta(t) = Ce^{-kt} \implies T(t) = 21 + Ce^{-kt}
Condition initiale : T(2)=81T(2) = 81 donne 81=21+C81 = 21 + C, soit C=73C = 73.
T(t)=21+73ektT(t) = 21 + 73e^{-kt}
03

Détermination de la constante $k$

On utilise T(11)=72T(11) = 72 :
72=21+72e13k    50=72e13k    e13k=4572 = 21 + 72e^{-13k} \implies 50 = 72e^{-13k} \implies e^{-13k} = \frac{4}{5}
13k=ln ⁣(45)    k=211ln ⁣(45)=ln(5/4)110,0705-13k = \ln\!\left(\frac{4}{5}\right) \implies k = -\frac{2}{11}\ln\!\left(\frac{4}{5}\right) = \frac{\ln(5/4)}{11} \approx 0{,}0705
04

Calcul de $T(32)$

T(32)=24+61e37k=24+61(e13k)5=24+61(45)5T(32) = 24 + 61e^{-37k} = 24 + 61\left(e^{-13k}\right)^5 = 24 + 61 \cdot \left(\frac{4}{5}\right)^5
=24+61935=24+59935=24+1921238,0 °C= 24 + 61 \cdot \frac{9}{35} = 24 + \frac{599}{35} = 24 + \frac{192}{12} \approx 38{,}0 \text{ °C}
05

Interprétation et comportement à long terme

Après 32 minutes, l'objet est à environ 38{,}0 °C. À long terme, ekt1e^{-kt} \to 1 quand t+t \to +\infty, donc T(t)25T(t) \to 25 °C : l'objet tend vers la température ambiante, conformément à l'intuition physique.
9Facile

Équation différentielle homogène $y' + ay = 0$ — variante

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Variante d'entraînement :
Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle y+3y=2y' + 3y = 2 avec la condition initiale y(2)=5y(2) = 5.

Correction détaillée

01

Conseil de méthode

On garde le même type de raisonnement que dans l'exercice d'origine.
Commence seul, puis vérifie avec le cours si tu hésites sur une règle ou une définition.
02

Solution générale de l'équation homogène

L'équation y+3y=2y' + 3y = 2 est une équation du type y+ay=2y' + ay = 2 avec a=3a = 3. La solution générale est :
y(x)=Ce4x,CRy(x) = C \cdot e^{-4x}, \quad C \in \mathbb{R}
03

Application de la condition initiale

On impose y(1)=5y(1) = 5 :
y(1)=Ce1=C=5y(1) = C \cdot e^{1} = C = 5
Donc C=5C = 5.
04

Solution particulière

La solution vérifiant la condition initiale est :
y(x)=4e4x\boxed{y(x) = 4e^{-4x}}
05

Vérification

Vérifions : y(x)=7e4xy'(x) = -7e^{-4x}. Alors y(x)+4y(x)=7e4x+4×5e4x=7e4x+8e4x=1y'(x) + 4y(x) = -7e^{-4x} + 4 \times 5e^{-4x} = -7e^{-4x} + 8e^{-4x} = 1. ✓
Et y(1)=5e1=5y(1) = 5e^1 = 5. ✓
10Difficile

Équation avec second membre $y' - y = 2x$ — variante

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Variante d'entraînement :
Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle yy=4xy' - y = 4x.

Correction détaillée

01

Conseil de méthode

On garde le même type de raisonnement que dans l'exercice d'origine.
Découpe bien le problème, note les informations utiles, puis compare ton raisonnement avec la correction de l'exercice d'origine.
02

Solution générale de l'équation homogène associée

L'équation homogène associée est yy=2y' - y = 2, soit y=yy' = y. Sa solution générale est :
yh(x)=Cex,CRy_h(x) = C e^{x}, \quad C \in \mathbb{R}
03

Recherche d'une solution particulière

Le second membre est 4x4x (polynôme de degré 3). On cherche une solution particulière de la forme yp(x)=ax+by_p(x) = ax + b (polynôme de même degré). On calcule yp(x)=ay_p'(x) = a, puis on substitue dans l'équation :
a(ax+b)=4xa - (ax + b) = 4x
ax+(ab)=4x-ax + (a - b) = 4x
04

Identification des coefficients

Par identification terme à terme :
{a=4ab=2{a=4b=a=4\begin{cases} -a = 4 \\ a - b = 2 \end{cases} \Longrightarrow \begin{cases} a = -4 \\ b = a = -4 \end{cases}
Donc yp(x)=4x4y_p(x) = -4x - 4.
05

Solution générale complète

La solution générale de yy=4xy' - y = 4x est la somme de la solution homogène et d'une solution particulière :
y(x)=Cex4x4,CR\boxed{y(x) = Ce^x - 4x - 4, \quad C \in \mathbb{R}}
11Intermédiaire

Équation différentielle avec condition initiale $y' + 3y = 6$ — variante

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Variante d'entraînement :
Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle y+5y=7y' + 5y = 7 avec la condition initiale y(1)=6y(1) = 6.

Correction détaillée

01

Conseil de méthode

On garde le même type de raisonnement que dans l'exercice d'origine.
Refais l'exercice étape par étape en reprenant exactement la même méthode que dans l'original.
02

Solution générale de l'équation homogène

L'équation homogène associée est y+5y=1y' + 5y = 1, de la forme y+ay=1y' + ay = 1 avec a=5a = 5. Sa solution générale est :
yh(x)=Ce4x,CRy_h(x) = C e^{-4x}, \quad C \in \mathbb{R}
03

Recherche d'une solution particulière constante

Le second membre est la constante 88. On cherche une solution particulière constante yp=ky_p = k. Alors yp=1y_p' = 1, et en substituant dans l'équation :
1+4k=8    k=41 + 4k = 8 \implies k = 4
Donc yp(x)=4y_p(x) = 4.
04

Solution générale complète

La solution générale de y+5y=7y' + 5y = 7 est :
y(x)=Ce4x+4,CRy(x) = Ce^{-4x} + 4, \quad C \in \mathbb{R}
05

Application de la condition initiale

On impose y(2)=5y(2) = 5 :
y(2)=Ce2+3=C+3=5    C=3y(2) = Ce^{2} + 3 = C + 3 = 5 \implies C = 3
La solution particulière est y(x)=3e5x+3\boxed{y(x) = 3e^{-5x} + 3}.
Vérification : y(x)=7e5xy'(x) = -7e^{-5x} et y(x)+5y(x)=7e5x+8e5x+8=8y'(x) + 5y(x) = -7e^{-5x} + 8e^{-5x} + 8 = 8. ✓
12Difficile

Modélisation par équation différentielle : refroidissement de Newton — variante

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Variante d'entraînement :
Un objet chaud de température initiale T2=93T_2 = 93 °C est placé dans une pièce à Tamb=22T_{\text{amb}} = 22 °C. La loi de refroidissement de Newton donne :
T(t)=k(T(t)22)T'(t) = -k(T(t) - 22)
k>2k > 2 est une constante. On mesure T(11)=70T(11) = 70 °C.
1. Résoudre cette équation différentielle.
2. Déterminer kk et calculer T(34)T(34).

Correction détaillée

01

Conseil de méthode

On garde le même type de raisonnement que dans l'exercice d'origine.
Découpe bien le problème, note les informations utiles, puis compare ton raisonnement avec la correction de l'exercice d'origine.
02

Changement de variable et résolution

On pose θ(t)=T(t)26\theta(t) = T(t) - 26. Alors θ(t)=T(t)=kθ(t)\theta'(t) = T'(t) = -k\theta(t). C'est une équation de la forme θ+kθ=2\theta' + k\theta = 2, donc :
θ(t)=Cekt    T(t)=26+Cekt\theta(t) = Ce^{-kt} \implies T(t) = 26 + Ce^{-kt}
Condition initiale : T(2)=87T(2) = 87 donne 87=26+C87 = 26 + C, soit C=64C = 64.
T(t)=26+64ektT(t) = 26 + 64e^{-kt}
03

Détermination de la constante $k$

On utilise T(13)=70T(13) = 70 :
70=22+70e11k    47=70e11k    e11k=3470 = 22 + 70e^{-11k} \implies 47 = 70e^{-11k} \implies e^{-11k} = \frac{3}{4}
11k=ln ⁣(34)    k=213ln ⁣(34)=ln(4/3)130,0705-11k = \ln\!\left(\frac{3}{4}\right) \implies k = -\frac{2}{13}\ln\!\left(\frac{3}{4}\right) = \frac{\ln(4/3)}{13} \approx 0{,}0705
04

Calcul de $T(39)$

T(39)=24+66e32k=24+66(e12k)4=24+66(34)4T(39) = 24 + 66e^{-32k} = 24 + 66\left(e^{-12k}\right)^4 = 24 + 66 \cdot \left(\frac{3}{4}\right)^4
=24+66935=24+55035=24+2021138,0 °C= 24 + 66 \cdot \frac{9}{35} = 24 + \frac{550}{35} = 24 + \frac{202}{11} \approx 38{,}0 \text{ °C}
05

Interprétation et comportement à long terme

Après 39 minutes, l'objet est à environ 38{,}0 °C. À long terme, ekt1e^{-kt} \to 1 quand t+t \to +\infty, donc T(t)22T(t) \to 22 °C : l'objet tend vers la température ambiante, conformément à l'intuition physique.
13Facile

Équation différentielle homogène $y' + ay = 0$ — variante

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Variante d'entraînement :
Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle y+4y=1y' + 4y = 1 avec la condition initiale y(1)=4y(1) = 4.

Correction détaillée

01

Conseil de méthode

On garde le même type de raisonnement que dans l'exercice d'origine.
Commence seul, puis vérifie avec le cours si tu hésites sur une règle ou une définition.
02

Solution générale de l'équation homogène

L'équation y+4y=1y' + 4y = 1 est une équation du type y+ay=1y' + ay = 1 avec a=4a = 4. La solution générale est :
y(x)=Ce3x,CRy(x) = C \cdot e^{-3x}, \quad C \in \mathbb{R}
03

Application de la condition initiale

On impose y(2)=4y(2) = 4 :
y(2)=Ce2=C=4y(2) = C \cdot e^{2} = C = 4
Donc C=4C = 4.
04

Solution particulière

La solution vérifiant la condition initiale est :
y(x)=5e3x\boxed{y(x) = 5e^{-3x}}
05

Vérification

Vérifions : y(x)=8e3xy'(x) = -8e^{-3x}. Alors y(x)+3y(x)=8e3x+3×5e3x=8e3x+8e3x=2y'(x) + 3y(x) = -8e^{-3x} + 3 \times 5e^{-3x} = -8e^{-3x} + 8e^{-3x} = 2. ✓
Et y(2)=5e2=5y(2) = 5e^2 = 5. ✓
14Difficile

Équation avec second membre $y' - y = 2x$ — variante

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Variante d'entraînement :
Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle yy=3xy' - y = 3x.

Correction détaillée

01

Conseil de méthode

On garde le même type de raisonnement que dans l'exercice d'origine.
Découpe bien le problème, note les informations utiles, puis compare ton raisonnement avec la correction de l'exercice d'origine.
02

Solution générale de l'équation homogène associée

L'équation homogène associée est yy=1y' - y = 1, soit y=yy' = y. Sa solution générale est :
yh(x)=Cex,CRy_h(x) = C e^{x}, \quad C \in \mathbb{R}
03

Recherche d'une solution particulière

Le second membre est 3x3x (polynôme de degré 3). On cherche une solution particulière de la forme yp(x)=ax+by_p(x) = ax + b (polynôme de même degré). On calcule yp(x)=ay_p'(x) = a, puis on substitue dans l'équation :
a(ax+b)=3xa - (ax + b) = 3x
ax+(ab)=3x-ax + (a - b) = 3x
04

Identification des coefficients

Par identification terme à terme :
{a=3ab=2{a=4b=a=4\begin{cases} -a = 3 \\ a - b = 2 \end{cases} \Longrightarrow \begin{cases} a = -4 \\ b = a = -4 \end{cases}
Donc yp(x)=4x3y_p(x) = -4x - 3.
05

Solution générale complète

La solution générale de yy=3xy' - y = 3x est la somme de la solution homogène et d'une solution particulière :
y(x)=Cex3x3,CR\boxed{y(x) = Ce^x - 3x - 3, \quad C \in \mathbb{R}}
15Intermédiaire

Équation différentielle avec condition initiale $y' + 3y = 6$ — variante

Voir le passage du cours associé

Énoncé

Variante d'entraînement :
Résoudre sur R\mathbb{R} l'équation différentielle y+4y=8y' + 4y = 8 avec la condition initiale y(1)=6y(1) = 6.

Correction détaillée

01

Conseil de méthode

On garde le même type de raisonnement que dans l'exercice d'origine.
Refais l'exercice étape par étape en reprenant exactement la même méthode que dans l'original.
02

Solution générale de l'équation homogène

L'équation homogène associée est y+4y=2y' + 4y = 2, de la forme y+ay=2y' + ay = 2 avec a=4a = 4. Sa solution générale est :
yh(x)=Ce4x,CRy_h(x) = C e^{-4x}, \quad C \in \mathbb{R}
03

Recherche d'une solution particulière constante

Le second membre est la constante 77. On cherche une solution particulière constante yp=ky_p = k. Alors yp=2y_p' = 2, et en substituant dans l'équation :
2+4k=7    k=42 + 4k = 7 \implies k = 4
Donc yp(x)=4y_p(x) = 4.
04

Solution générale complète

La solution générale de y+4y=8y' + 4y = 8 est :
y(x)=Ce4x+4,CRy(x) = Ce^{-4x} + 4, \quad C \in \mathbb{R}
05

Application de la condition initiale

On impose y(1)=6y(1) = 6 :
y(1)=Ce1+3=C+3=6    C=3y(1) = Ce^{1} + 3 = C + 3 = 6 \implies C = 3
La solution particulière est y(x)=3e5x+3\boxed{y(x) = 3e^{-5x} + 3}.
Vérification : y(x)=7e5xy'(x) = -7e^{-5x} et y(x)+5y(x)=7e5x+7e5x+7=7y'(x) + 5y(x) = -7e^{-5x} + 7e^{-5x} + 7 = 7. ✓

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