mathématiques appliquées (ECG 1re année) · Chapitre 8 · Exercice
Une racine double, et le régime de long terme
Calcul différentiel et intégral · Équations différentielles · niveau 2
Énoncé
Résoudre , puis déterminer la trajectoire vérifiant et . Que devient-elle quand ?
Corrigé
L'équation caractéristique. s'écrit et a donc une racine double (son discriminant vaut ). Les solutions de l'équation homogène sont les , avec et réels.
Une solution particulière. Le second membre est la constante et le coefficient de vaut : la fonction constante convient — on le vérifie, . C'est la trajectoire d'équilibre.
La solution générale.
Les conditions initiales. donne . En dérivant,
donc , soit . La trajectoire cherchée est
Le comportement en . Le facteur tend vers et vers : le produit tend vers , donc . La trajectoire s'éloigne de l'équilibre , et elle en part alors même qu'elle démarre tout près () et avec une vitesse nulle.
Le point à retenir. L'équilibre existe toujours dès que le coefficient de est non nul, mais il n'attire les trajectoires que si les racines caractéristiques sont négatives. Ici : l'équilibre est instable.