a) \( y' = 2y + 3 \) avec \( f(0) = 1 \)
1. Solution générale :
L'équation est sous la forme \( y' = a y + b \) avec \( a = 2 \) et \( b = 3 \).
Les solutions sont de la forme :
$$ f(x) = C e^{2x} - \frac{3}{2}, \quad C \in \mathbb{R} $$
2. Détermination de \( C \) :
On sait que \( f(0) = 1 \) :
$$ f(0) = C e^{2 \times 0} - \frac{3}{2} = 1 \implies C - \frac{3}{2} = 1 \implies C = 1 + \frac{3}{2} = \frac{5}{2} $$
La solution recherchée est \( f(x) = \frac{5}{2} e^{2x} - \frac{3}{2} \).
b) \( y' = 2y + 3 \) avec \( f(0) = 1 \)
Remarque : Cette question est identique à la question a) dans le sujet original.
Solution :
En appliquant les mêmes étapes qu'à la question précédente :
La solution recherchée est \( f(x) = \frac{5}{2} e^{2x} - \frac{3}{2} \).
c) \( y' = 1 - y \) avec \( f(-1) = 1 \)
1. Solution générale :
On réécrit l'équation sous forme canonique : $$ y' = -y + 1 $$
Ici, \( a = -1 \) et \( b = 1 \). La constante particulière vaut \( -\frac{b}{a} = -\frac{1}{-1} = 1 \).
Les solutions sont donc :
$$ f(x) = C e^{-x} + 1, \quad C \in \mathbb{R} $$
2. Détermination de \( C \) :
On applique la condition initiale \( f(-1) = 1 \) :
$$ f(-1) = C e^{-(-1)} + 1 = 1 \implies C e^{1} + 1 = 1 \implies C e^{1} = 0 \implies C = 0 $$
La solution unique est la fonction constante \( f(x) = 1 \).
d) \( 2y' + y = 0 \) avec \( y(1) = 4 \)
1. Solution générale :
On isole \( y' \) :
$$ 2y' = -y \implies y' = -\frac{1}{2}y $$
C'est une équation de la forme \( y' = a y \) avec \( a = -\frac{1}{2} \).
Les solutions sont de la forme :
$$ y(x) = C e^{-\frac{1}{2}x}, \quad C \in \mathbb{R} $$
2. Détermination de \( C \) :
On applique la condition initiale \( y(1) = 4 \) :
$$ y(1) = C e^{-\frac{1}{2} \times 1} = 4 \implies C e^{-\frac{1}{2}} = 4 \implies C = \frac{4}{e^{-\frac{1}{2}}} = 4 e^{\frac{1}{2}} $$
3. Simplification :
On réinjecte \( C \) dans la solution générale :
$$ y(x) = \left(4 e^{\frac{1}{2}}\right) e^{-\frac{1}{2}x} = 4 e^{-\frac{1}{2}x + \frac{1}{2}} = 4 e^{-\frac{1}{2}(x - 1)} $$
La solution recherchée est \( y(x) = 4 e^{-\frac{1}{2}(x - 1)} \) (ou \( 4 e^{\frac{1 - x}{2}} \)).