Exercices théoriques
Enoncé Soit $F:\mathbb R^2\to\mathbb R^2$ une fonction de classe $C^1$, et $f, g:\mathbb R\to\mathbb R$ deux solutions maximales de l'équation
différentielle $y'=F(t, y)$. On suppose qu'il existe $t_0\in\mathbb R$ tel que $f(t_0)
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Enoncé Dans $E=\mathcal F(\mathbb R, \mathbb R)$ l'espace vectoriel des fonctions de $\mathbb R$ dans $\mathbb R$, est-ce que la fonction $\arctan$ est combinaison linéaire de $e^{x^2}$, $e^{-x}$ et $\sin$? Familles libres Enoncé Les familles suivantes sont-elles libres dans $\mathbb R^3$ (ou $\mathbb R^4$ pour la dernière famille)? $(u, v)$ avec $u=(1, 2, 3)$ et $v=(-1, 4, 6)$; $(u, v, w)$ avec $u=(1, 2, -1)$, $v=(1, 0, 1)$ et $w=(0, 0, 1)$; $(u, v, w)$ avec $u=(1, 2, -1)$, $v=(1, 0, 1)$ et $w=(-1, 2, -3)$; $(u, v, w, z)$ avec $u=(1, 2, 3, 4)$, $v=(5, 6, 7, 8)$, $w=(9, 10, 11, 12)$ et $z=(13, 14, 15, 16)$. Enoncé On considère dans $\mathbb R^3$ les vecteurs $v_1=(1, 1, 0)$, $v_2=(4, 1, 4)$ et $v_3=(2, -1, 4)$. Montrer que la famille $(v_1, v_2)$ est libre. Faire de même pour $(v_1, v_3)$, puis pour $(v_2, v_3)$. La famille $(v_1, v_2, v_3)$ est-elle libre? $$v_1=(1, -1, 1), \ v_2=(2, -2, 2), \ v_3=(2, -1, 2). Exercice corrigé n°01 - Fonctions linéaires - Le Mathématicien. $$ Peut-on trouver un vecteur $w$ tel que $(v_1, v_2, w)$ soit libre? Si oui, construisez-en un.
Enoncé Soit $E$ un espace vectoriel et $u_1, \dots, u_n\in E$. Pour $k=1, \dots, n$, on pose $v_k=u_1+\cdots+u_k$. Démontrer que la famille $(u_1, \dots, u_n)$ est libre si et seulement si la famille $(v_1, \dots, v_n)$ est libre. Enoncé Soit $(v_1, \dots, v_n)$ une famille libre d'un $\mathbb R$-espace vectoriel $E$. Pour $k=1, \dots, n-1$, on pose $w_k=v_k+v_{k+1}$ et $w_n=v_n+v_1$. Fonction linéaire exercices corrigés les. Etudier l'indépendance linéaire de la famille $(w_1, \dots, w_n)$.
Soit $(]a, b[, u)$ une solution de l'équation différentielle $x'=f(t, x)$ vérifiant $u(t_0)=x_0$ où le point $(t_0, x_0)$ est dans l'entonnoir. Montrer que pour tout $t\in[t_0, b[$, le point $(t, u(t))$ est dans l'entonnoir. Exercices corrigés -Équations différentielles non linéaires. En déduire que si $(]a, b[, u)$ est une solution maximale, alors $b=+\infty$. On considère l'équation différentielle $x'=x^2-t$, et $u$ la solution maximale vérifiant $u(4)=-2$. Montrer que $u$ est définie au moins sur $[4, +\infty[$ et qu'elle est équivalente à la fonction $t\mapsto -\sqrt t$ au voisinage de $+\infty$.
Enoncé Démontrer que l'équation différentielle suivante $$y'=\frac{\sin(xy)}{x^2};\ y(1)=1$$ admet une unique solution maximale. Résolution pratique d'équations différentielles non linéaires Enoncé Résoudre les équations différentielles suivantes: $$\begin{array}{lll} \mathbf 1. \ y'=1+y^2&\quad&\mathbf 2. \ y'=y^2 \end{array}$$ $$ \begin{array}{lll} \mathbf 1. \ y'+e^{x-y}=0, \ y(0)=0&\quad&\mathbf 2. \ y'=\frac{x}{1+y}, \ y(0)=0\\ \mathbf 3. \ y'+xy^2=-x, \ y(0)=0. \end{array} \mathbf 1. \ y'+2y-(x+1)\sqrt{y}=0, \ y(0)=1&\quad&\mathbf 2. \ y'+\frac1xy=-y^2\ln x, \ y(1)=1\\ \mathbf 3. \ y'-2\alpha y=-2y^2, \ y(0)=\frac\alpha2, \ \alpha>0. \mathbf 1. Fonction linéaire exercices corrigés par. \ xy'=xe^{-y/x}+y, \ y(1)=0&\quad&\mathbf 2. \ x^2y'=x^2+xy-y^2, \ y(1)=0\\ \mathbf 3. \ xy'=y+x\cos^2\left(\frac yx\right), \ y(1)=\frac\pi4. Enoncé On se propose dans cet exercice de résoudre sur l'intervalle $]0, +\infty[$ l'équation différentielle $(E)$ $$y'(x)-\frac{y(x)}{x}-y(x)^2=-9x^2. $$ Déterminer $a>0$ tel que $y_0(x)=ax$ soit une solution particulière de $(E)$.
Prouver que l'ensemble des points $M(t)$, pour $t\geq 0$, ne peut pas être contenu dans $Q_1$. On pourra utiliser le lemme suivant: si $f:\mathbb R\to\mathbb R$ est une fonction dérivable telle que $f'$ admet une limite non-nulle en $+\infty$, alors $|f|$ tend vers $+\infty$ en $+\infty$. Enoncé Soient $a, b>0$ deux constantes positives et $x_0 > 0$, $y_0 > 0$ donnés. Considérons le système différentiel: $$\left\{ \begin{array}{rcl} x'&=& -(b+1)x+x^2y+a \\ y'&=&bx-x^2y\\ x(0)&=&x_0\\ y(0)&=&y_0 Dans la suite on note $(x, y)$ une solution maximale du système différentiel, définie sur $[0, T_m[$. Soit $ \overline{t} \in [0, T_m[$ tel que $x(\overline{t})=0$. Démontrer que $x'(\overline{t})>0$, puis que $ x(t)>0$ pour tout $t\in [0, T_m[$. Démontrer que de même $y(t) >0$ pour tout $ t \in [0, T_m$[. En remarquant que $(x+y)'(t)\leq a$ pour tout $t \in [0, T_m[$, démontrer que $T_m =+\infty$ Calculer la dérivée de $t \rightarrow x(t) e^{(b+1)t}$. En déduire que, pour tout $0<\gamma <\displaystyle\frac{a}{b+1}$, il existe $T_{\gamma}>0$, indépendant de $x_0 >0$ et de $y_0 >0$ tel que $x(t)\geq \gamma$ pour tout $t\geq T_{\gamma}$.