📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Les équations différentielles linéaires du premier et second ordre sont au cœur du programme.
- Premier ordre : $y' + a(x)y = b(x)$. La solution générale est $y(x) = \lambda e^{-A(x)} + e^{-A(x)} \int b(x)e^{A(x)} dx$, où $A$ est une primitive de $a$.
- Second ordre à coefficients constants : $ay'' + by' + cy = f(x)$.
- Équation homogène : $ar^2 + br + c = 0$. On distingue trois cas selon le discriminant $\Delta$ (réelles distinctes, réelle double, complexes conjuguées).
- Solution particulière : Par linéarité, si $f(x) = P(x)e^{\alpha x}$, on cherche une solution de même forme (en multipliant par $x$ si $\alpha$ est racine de l'équation caractéristique).
Méthodes à maîtriser
- Principe de superposition : Si $f = f_1 + f_2$, la solution particulière est la somme des solutions particulières associées à $f_1$ et $f_2$.
- Variation de la constante : Méthode universelle pour le premier ordre si l'on connaît la solution homogène.
- Conditions initiales : Toujours déterminer la constante $\lambda$ (ou $C_1, C_2$) à la fin, après avoir trouvé la solution générale.
Exemples corrigés
- Exemple 1 : $y' + 2y = e^x$. Solution homogène $y_h = \lambda e^{-2x}$. Solution particulière $y_p = ke^x \implies 3ke^x = e^x \implies k=1/3$. Solution : $y = \lambda e^{-2x} + \frac{1}{3}e^x$.
- Exemple 2 : $y'' - 3y' + 2y = 0$. Éq. carac. : $r^2 - 3r + 2 = 0$. Racines $r_1=1, r_2=2$. Solution : $y = \lambda e^x + \mu e^{2x}$.
Erreurs fréquentes
- Oublier la constante d'intégration $\lambda$.
- Se tromper de signe dans l'exponentielle de la solution homogène ($e^{-A(x)}$).
- Ne pas vérifier si le second membre est solution de l'équation homogène avant de chercher une solution particulière (risque de multiplication par $x$ oubliée).