Résoudre une équation différentielle

Résolution symbolique et numérique d’équations différentielles
lundi 8 janvier 2007
popularité : 1%

- Champ
- Documents autorisés : Ordinateur, logiciels, zone personnelle.
- Lundi 8 janvier 2007, 13h25, CECNB salle B1, 95 min.
- Moyenne de classe : 4.38
- Écart type : 0.90
- Effectif : N=16 (1 absent)


Problème 1

a) Donnez la solution générale de l’équation :

$\frac{dy}{dx}=e^{-y} Cos^2(\pi x)$

b) Sachant qu’en $x=0$, $y=ln(e)$, dessinez la solution pour $ 0\le x \le\pi$.


Problème 2

a) Donnez la solution de l’équation :

$y’=2x^2-\frac{y}{x}$

satisfaisant la condition initiale $y(1)=3$.

b) Représentez graphiquement cette solution pour -4 $\le x \le$ 4.


Problème 3

a) Donnez la solution générale de l’équation :

$ \ddot x + x = 0$

b) Déterminez la valeur des constantes d’intégration sachant qu’en $t=0$, $x=1$ et $\dot x =2$.

c) Dessinez la solution satisfaisant ces conditions pour $t$ variant de 0 à 2$\pi$.

d) Dessinez, pour $t$ variant de 0 à 2$\pi$, la solution correspondant aux valeurs aux limites $x(0)=1$ et $x(\frac{\pi}{2})=0$.


Problème 4

a) Établissez l’équation du mouvement sans frottement d’un pendule à partir d’un schéma sur lequel vous indiquerez toutes les forces qui agissent. Donnez les lois et relations utilisées. Expliquez votre démarche.

b) Lorsque le pendule est soumis à une force de frottement proportionnelle à sa vitesse angulaire $\frac{d\theta}{dt} = \dot \theta $, l’équation du mouvement est donnée par :

$\frac{d^2\theta}{dt^2}+\frac{d\theta}{dt}+sin(\theta) = 0$

Résolvez numériquement cette équation sachant qu’en $t$=0, la vitesse angulaire $\dot\theta $ du pendule est nulle et qu’il forme un angle $\theta$ de $\frac{\pi}{4}$ avec la verticale.

c) Dessinez la solution $\theta(t)$ pour $t$ variant de 0 à 10.


Problème 5

a) Résolvez numériquement le système d’équations :

$\dot x=1+x^2y-3.5x$

$\dot y=2.5x-x^2y$

avec les conditions initiales $x(0)=0$ et $y(0)=0$.

b) Dessinez la solution pour $t$ variant de 0 et 10.

c) Faites varier $x(0)$ de 0 à 3 par pas de 1 pour $y(0)=0$ et représentez toutes les solutions sur le même graphique.


Documents joints

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