Équation différentielle y' = ay

À propos de cette leçon

Terminale, mathématiques complémentaires › Primitives et équations différentielles

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Équation différentielle y' = ay

Primitives et équations différentielles. primitive, équation différentielle, y' = ay + b

Échauffement

Trois questions rapides sur des leçons déjà vues.

Découvrir

Une quantité croît à une vitesse proportionnelle à sa valeur : y′=2yy' = 2y. Quelle forme ont les solutions ?

  1. y=Ce2xy = C\mathrm{e}^{2x}
  2. y=e2xy = \mathrm{e}^{2x} uniquement

L'idée clé

Les solutions forment une famille de courbes, une pour chaque constante.

Les solutions de y′=ayy' = ay sur R\mathbb{R} sont les fonctions x↦Ceaxx \mapsto C\mathrm{e}^{ax}, où CC est un réel.

Une condition y(x0)=y0y(x_0) = y_0 détermine une unique solution.

Exemple corrigé

Résous y′=−3yy' = -3y avec y(0)=5y(0) = 5.

y=Ce−3xy = C\mathrm{e}^{-3x}
La forme générale, avec a = −3.
C=5C = 5
y(0) = C × e⁰ = C.
y=5e−3xy = 5\mathrm{e}^{-3x}
On conclut.

À toi, guidé

À toi : y′=4yy' = 4y avec y(0)=2y(0) = 2.

y=2e4xy = 2\mathrm{e}^{4x}
y = Ce⁴ˣ et C = 2.

Entraînement ★

  1. Résous l'équation différentielle y′=6yy' = 6y avec la condition y(0)=9y(0) = 9.
  2. Résous l'équation différentielle y′=5yy' = 5y avec la condition y(0)=4y(0) = 4.
  3. Résous l'équation différentielle y′=4yy' = 4y avec la condition y(0)=2y(0) = 2.

Attention !

Entraînement ★★

  1. Une quantité vérifie y′=−5yy' = -5y et y(0)=7y(0) = 7. Que vaut yy en fonction de xx ?
  2. Une quantité vérifie y′=−2yy' = -2y et y(0)=3y(0) = 3. Que vaut yy en fonction de xx ?
  1. Quelle est la forme de toutes les solutions de y′=6yy' = 6y ?
    1. y=Ce6xy = C\mathrm{e}^{ 6x }, CC réel
    2. y=e6x+Cy = \mathrm{e}^{ 6x } + C
    3. y=Ce−6xy = C\mathrm{e}^{-6x}
  1. y′=yy' = y et y(0)=7y(0) = 7. Calcule y(1)y(1).

Bilan

Trois questions pour vérifier que c'est acquis.

  1. Résous l'équation différentielle y′=6yy' = 6y avec la condition y(0)=9y(0) = 9.
  2. Résous l'équation différentielle y′=5yy' = 5y avec la condition y(0)=4y(0) = 4.
  3. Résous l'équation différentielle y′=4yy' = 4y avec la condition y(0)=2y(0) = 2.

Fiche résumé

y′=ayy' = ay

  • Solutions : CeaxC\mathrm{e}^{ax}.
  • La condition initiale donne CC.

Attention : CC multiplie l'exponentielle, il ne s'y ajoute pas.

CC BY-SA 4.0