Une équation différentielle linéaire dordre 1 est de la forme .
On parle déquation différentielle linéaire dordre 1 sans second membre si (SSM).
On parle déquation différentielle linéaire dordre 1 avec second membre si (ASM).
La fonction est le second membre de léquation. Léquation SSM est encore appelée équation homogène.
Nous considérons dans ce paragraphe des équations de la forme :
:
Ces équations SSM sont à variables séparables et aisément intégrables sous réserve de pouvoir calculer la primitive de la fonction f :
Exemples :
« Résoudre léquation ![]() |
|
« Résoudre léquation |
Nous considérons dans ce paragraphe des équations de la forme :
:
Ces équations ASM se résolvent en deux temps :
(1) On intègre dabord léquation SSM pour obtenir :
(2) On résout léquation ASM, soit en recherchant une solution particulière de
(voir § 3.2.1), soit en utilisant la méthode de variation de la constante (voir § 3.2.2).
Supposons que lon dispose dune solution particulière de
, alors la solution générale de
est la fonction définie par
.
Vérification :
Soit . Montrons quune telle fonction est bien solution de
.
est une solution particulière de
, elle vérifie donc
.
Par ailleurs, , donc :
est bien solution de
.
Cette méthode repose entièrement sur la connaissance de qui nest pas toujours facile à obtenir. La méthode de variation de la constante (§3.2.1) est par contre beaucoup plus générale.
Exemple :
« Résoudre léquation ![]() |
On utilise cette technique lorsquon ne peut pas trouver de solution particulière de . On résout dans ce cas léquation SSM qui fournit
.
On rappelle que sécrit
.
On prend alors comme fonction inconnue , ce qui revient à faire de K, qui était constante pour léquation SSM, une fonction inconnue de
.
Autrement dit, on fait varier la constante.
En posant dans ,
, on obtient :
Ainsi, par intégration et sous réserve que lon puisse calculer une primitive de , on obtient :
Finalement, la solution générale de léquation différentielle s écrit :
Exemples :
« Résoudre léquation ![]() |
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« Résoudre léquation ![]() |
Nous considérons cette fois-ci des équations différentielles linéaires du premier ordre à coefficients constants, cest-à-dire de la forme :
:
avec
une constante.
Ce cas est un cas particulier des équations différentielle du premier ordre que nous avons vu au paragraphe 3.2. En effet, nous avons ici .
Ainsi, après avoir résolu léquation SSM, la méthode précédente sapplique, soit avec recherche dune solution particulière, soit par variation de la constante.
Cependant, avec les équations différentielles linéaires du premier ordre à coefficients constants, la solution particulière sobtient parfois simplement :
- Si un polynôme de degré n, alors
un polynôme de degré n ;
- Si , alors on pose
, et z devient la fonction inconnue de léquation différentielle
: on est ramené au cas précédent.
Exemples :
« Résoudre léquation ![]() |
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« Résoudre léquation ![]() |