mathématiques (MP/MPI) · Chapitre 10 · Application directe du cours
Étude qualitative complète d'un système
Équations différentielles linéaires · Niveau ★★★ — approfondissement · niveau 3 (difficile)
Énoncé
Soit (échange entre deux compartiments). Résoudre , déterminer la limite de toute solution, et interpréter.
Corrigé
est symétrique (théorème spectral, chapitre 3) : avec vecteurs propres (pour ) et (pour ). Si : Interprétation : est conservé (, conséquence de la valeur propre ), et la différence s'amortit en : les deux compartiments s'équilibrent vers la moyenne — c'est la dynamique d'un mélange (deux cuves reliées, deux corps en contact thermique). Toute la droite est faite de points d'équilibre, atteints le long des directions . (Quand est valeur propre, les solutions ne tendent pas vers l'origine mais vers le sous-espace propre associé : la « stabilité » se lit toujours sur le spectre, mais la limite dépend de la condition initiale.)
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