Les équations différentielles ordinaires

a marqué ce sujet comme résolu.

Bonjour à tous,

J'ai commencé (il y a 1 mois) la rédaction d'un tutoriel dont l'intitulé est Les équations différentielles ordinaires.

J'aimerai obtenir un maximum de retour sur celui-ci, sur le fond ainsi que sur la forme, afin de proposer en validation un texte de qualité.

Si vous êtes intéressé, cliquez ci-dessous

Merci d'avance pour votre aide

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J'en suis qu'au début, c'est très sympa :) je dirais que c'est un tutoriel qui peut être commencé avec un niveau Terminale STL (surement S aussi, mais je ne saurais dire).

Les maths me manquait j'vais pouvoir m'amuser :p

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Oh Blackline ! Je ne t'avais plus parlé depuis quelle est cette molécule sur SdZ ! :D

J'en suis qu'au début, c'est très sympa :)

Merci !

je dirais que c'est un tutoriel qui peut être commencé avec un niveau Terminale STL (surement S aussi, mais je ne saurais dire).

Moi j'en sais rien, je connais pas le système français :honte:

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C'est vrai que c'est une bonne idée de préciser le niveau nécessaire et les prérequis, je ne l'ai pas fait (todolist.items.add("prérequis");)

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Indiquer les prérequis oui, mais attention sur le ZdS on ne veut pas rendre les tutoriels "systemodépendant" donc ne pas faire en fonction de tel ou tel niveau. C'est du moins ce qui est demandé. :) Après tu peux te servir des tutoriels fait de MicMaths comme base de connaissances ! Et ça c'est great.

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Par niveau requis, j'entends ça : "il est nécessaire de savoir dériver une fonctions, intégrer une fonction, résoudre un système de plusieurs équations à plusieurs inconnues, etc."

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Bonjour, !

La beta du tutoriel a été mise à jour.

Merci pour vos relectures

EDIT :

Re-bonjour à tous !

J'ai mis à jour la bêta. J'ai traqué les fautes et les typos (il doit en rester mais moins !, merci Loan181), j'ai refait quelques explications, j'ai placé les prérequis (merci Blackline) et j'ai mis un message avertissant que le chargement de la page pouvait être… long (merci Eskimon !)

Il me reste donc à faire le chapitre sur les EDOs d'ordre 2 à coefficients non constants et également une dernière partie sur la généralisation des EDOs linéaires d'ordre $n$ et deux trois bricoles.

Tout avis est toujours bien entendu le bienvenu. Merci et surtout on courage à ceux qui me liront ! ;)

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Quelques remarques :

1. A plusieurs endroits tu fais des égalités entre fonctions et nombres (type $f=0$), c'est volontaire ?

2. Tu devrais définir ta notation $f^{n^\prime}$.

3.

Je vous rappelle que l'on note une simple fonction allant de $\mathbb{R}\mapsto\mathbb{R}$ de la sorte : $y=f(x)$.

Je trouve pas la formulation très clair, une simple fonction je peux très bien écrire : "Je note $f$ une fonction quelconque" sans avoir écris $y=f(x)$ qui est une équation.

4. Tu utilises degré à la place de ordre dans les exemples.

5.

on se doute bien que dans le cas de dessus, il y a de fortes chances que la fonction $f$ soit relativement proche de la fonction

Je trouve oser le "on se doute bien". Tu as oublié ou mis en trop des $\prime$ dans cette partie d'ailleurs.

6.

Et comme $e^{\mu x}$ ne peut jamais valoir $0$

Ça d'accord, par contre ta démonstration entre parenthèse n'apporte rien AMA (et je la trouve mauvaise personnellement).

7.

Or, dans un problème réel, seule une (ou peut-être quelques unes mais relativement peu) nous intéresse.

Un peu osé comme constat, quand je cherche les modes propres du champ électromagnétique dans le vide, l'ensemble des solutions n'est pas petit.

8. Ta formulation normale d'une EDO linéaire d'ordre 1 suppose que $a_1$ ne s'annule pas. Idem dans la suite, ta séparation des variables suppose que $q$ ne s'annule pas.

9. J'ai rien contre ton signe d'assertion, mais si on peut dire "posons a égal à b" alors pourquoi utiliser un nouveau symbole et pas $Soit, a=b$ ?

10. Les signes de sommation sans espace de définition de la variable muette, ça me gène un peu dans un document centré sur les maths personnellement.

11.

nous pouvons utiliser la réciproque de

Faut-il encore qu'elle existe.

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Quelques remarques :

1. A plusieurs endroits tu fais des égalités entre fonctions et nombres (type $f=0$), c'est volontaire ?

C'est en réalité $f(x) = 0$, je devrais probablement préciser.

2. Tu devrais définir ta notation $f^{n^\prime}$.

Ça correspond à la $n$e dérivée. Il existe également $f^{(n)}$ mais je ne suis pas ffan de cette notation. Je préciserai au début.

3.

Je vous rappelle que l'on note une simple fonction allant de $\mathbb{R}\mapsto\mathbb{R}$ de la sorte : $y=f(x)$.

Je trouve pas la formulation très clair, une simple fonction je peux très bien écrire : "Je note $f$ une fonction quelconque" sans avoir écris $y=f(x)$ qui est une équation.

4. Tu utilises degré à la place de ordre dans les exemples.

Parce que je fais remarquer que globalement, une fonction correspond à une équation. En faisant varier $x$ ou toute autre variable, le but est de trouver une valeur pour $f(x)$. Donc ce $f(x)$ est égal à quelque chose d'où la présence d'une équation.

5.

on se doute bien que dans le cas de dessus, il y a de fortes chances que la fonction $f$ soit relativement proche de la fonction

Je trouve oser le "on se doute bien". Tu as oublié ou mis en trop des $\prime$ dans cette partie d'ailleurs.

Nous pouvons supposer serait plus adapté selon toi ? Et pour les $'$ manquants, ça a été corrigé dans la mise à jour.

6.

Et comme $e^{\mu x}$ ne peut jamais valoir $0$

Ça d'accord, par contre ta démonstration entre parenthèse n'apporte rien AMA (et je la trouve mauvaise personnellement).

Qu'est-ce que tu y trouves de faux/mauvais ?

7.

Or, dans un problème réel, seule une (ou peut-être quelques unes mais relativement peu) nous intéresse.

Un peu osé comme constat, quand je cherche les modes propres du champ électromagnétique dans le vide, l'ensemble des solutions n'est pas petit.

Donc uniquement parler des problèmes de Cauchy comme un moyen de réduire l'ensemble des solutions, ne pas comparer en parlant de petit ou de peu, c'est ça ?

8. Ta formulation normale d'une EDO linéaire d'ordre 1 suppose que $a_1$ ne s'annule pas. Idem dans la suite, ta séparation des variables suppose que $q$ ne s'annule pas.

si $a_1(x)$ s'annule, nous n'avons plus affaire à une EDO d'ordre 1, nous avons directement $f(x) = ...$. Et si $q(f)$ s'annule, on a $f'(x) = 0$ donc $f(x) = C$. Mais il faut le préciser, c'est vrai.

9. J'ai rien contre ton signe d'assertion, mais si on peut dire "posons a égal à b" alors pourquoi utiliser un nouveau symbole et pas $Soit, a=b$ ?

Parce que je trouve cela personnellement plus clair. C'est un symbole d'assertion fréquemment utilisé, je trouve ça plus clair que d'écrire posons …. C'est une question de préférence.

10. Les signes de sommation sans espace de définition de la variable muette, ça me gène un peu dans un document centré sur les maths personnellement.

Je ne comprends pas ce que tu veux dire. Tu pourrais développer sil te plait ?

11.

nous pouvons utiliser la réciproque de

Faut-il encore qu'elle existe.

Tout à fait juste, à préciser également.

Merci de ton commentaire constructif !

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2. Tu devrais définir ta notation $f^{n^\prime}$.

Ça correspond à la $n$e dérivée. Il existe également $f^{(n)}$ mais je ne suis pas ffan de cette notation. Je préciserai au début.

J'avais bien compris le sens de la notation dans le contexte, mais personnellement je suis plus habitué à la notation $f^{(n)}$, introduire la notation au début évite toute ambiguïté je pense.

5.

on se doute bien que dans le cas de dessus, il y a de fortes chances que la fonction $f$ soit relativement proche de la fonction

Je trouve oser le "on se doute bien". Tu as oublié ou mis en trop des $\prime$ dans cette partie d'ailleurs.

Nous pouvons supposer serait plus adapté selon toi ? Et pour les $'$ manquants, ça a été corrigé dans la mise à jour.

Déjà mieux je trouve, ce qui me gène avec "on se doute bien" c'est que ça donne l'impression que c'est trivial, alors que c'est pas réellement le cas.

6.

Et comme $e^{\mu x}$ ne peut jamais valoir $0$

Ça d'accord, par contre ta démonstration entre parenthèse n'apporte rien AMA (et je la trouve mauvaise personnellement).

Qu'est-ce que tu y trouves de faux/mauvais ?

La fonction logarithme n'est pas définie en 0, du coup écrire $ln(0)$ n'a pas de sens, personnellement je pars la définition de exponentielle $e^{x+y}=e^xe^y$ et $e^1=e$ pour démontrer que exponentielle ne s'annule pas, mais si tu veux partir de la définition comme réciproque du logarithme, alors une phrase "logarithme n'étant pas défini en 0, sa réciproque ne s'annule pas" me semble plus clair.

Mais c'est la pertinence même du besoin de cette démonstration dont je doute, elle apporte vraiment quelque chose ? Pour ceux qui connaissent déjà la fonction, elle ne sert à rien, et pour ceux qui la connaissent peu, si ils ne l'ont pas vu comme réciproque du logarithme, elle sert à rien non plus.

7.

Or, dans un problème réel, seule une (ou peut-être quelques unes mais relativement peu) nous intéresse.

Un peu osé comme constat, quand je cherche les modes propres du champ électromagnétique dans le vide, l'ensemble des solutions n'est pas petit.

Donc uniquement parler des problèmes de Cauchy comme un moyen de réduire l'ensemble des solutions, ne pas comparer en parlant de petit ou de peu, c'est ça ?

Ça me semble mieux.

8. Ta formulation normale d'une EDO linéaire d'ordre 1 suppose que $a_1$ ne s'annule pas. Idem dans la suite, ta séparation des variables suppose que $q$ ne s'annule pas.

si $a_1(x)$ s'annule, nous n'avons plus affaire à une EDO d'ordre 1, nous avons directement $f(x) = ...$. Et si $q(f)$ s'annule, on a $f'(x) = 0$ donc $f(x) = C$. Mais il faut le préciser, c'est vrai.

$\forall x\in\mathbb{R}, \sin(x)\times f^{\prime}(x)+f(x)=\cos(x)$ est bien une équation différentielle d'ordre 1 avec $a_1$ s'annulant.

10. Les signes de sommation sans espace de définition de la variable muette, ça me gène un peu dans un document centré sur les maths personnellement.

Je ne comprends pas ce que tu veux dire. Tu pourrais développer sil te plait ?

Tout les $\int$ et $\Sigma$ sans les bornes, un $\mathbb{R}$ ou un $n\in\mathbb{N}$, si tu les considères comme implicite, je pense que tu pourrais l'indiquer au début.

11.

nous pouvons utiliser la réciproque de

Faut-il encore qu'elle existe.

Tout à fait juste, à préciser également.

Merci de ton commentaire constructif !

poupou9779

J'avais bien compris le sens de la notation dans le contexte, mais personnellement je suis plus habitué à la notation $f^{(n)}$, introduire la notation au début évite toute ambiguïté je pense.

OK, à intégrer.

Déjà mieux je trouve, ce qui me gène avec "on se doute bien" c'est que ça donne l'impression que c'est trivial, alors que c'est pas réellement le cas.

Ok, pareil, à intégrer.

La fonction logarithme n'est pas définie en 0, du coup écrire $ln(0)$ n'a pas de sens, personnellement je pars la définition de exponentielle $e^{x+y}=e^xe^y$ et $e^1=e$ pour démontrer que exponentielle ne s'annule pas, mais si tu veux partir de la définition comme réciproque du logarithme, alors une phrase "logarithme n'étant pas défini en 0, sa réciproque ne s'annule pas" me semble plus clair.

Mais c'est la pertinence même du besoin de cette démonstration dont je doute, elle apporte vraiment quelque chose ? Pour ceux qui connaissent déjà la fonction, elle ne sert à rien, et pour ceux qui la connaissent peu, si ils ne l'ont pas vu comme réciproque du logarithme, elle sert à rien non plus.

Je vois où tu veux en venir, effectivement, la démonstration n'est pas très pertinente en l'état. Comment ceci : $e^{x+y}=e^xe^y$ et $e^1=e$ te permet de montrer que $e^x$ ne s'annule jamais ?

Ça me semble mieux.

Pareil, à intégrer.

$\forall x\in\mathbb{R}, \sin(x)\times f^{\prime}(x)+f(x)=\cos(x)$ est bien une équation différentielle d'ordre 1 avec $a_1$ s'annulant.

Ah oui, je ne l'avais pas vu comme ça, tu marques un point.

Tout les $\int$ et $\Sigma$ sans les bornes, un $\mathbb{R}$ ou un $n\in\mathbb{N}$, si tu les considères comme implicite, je pense que tu pourrais l'indiquer au début.

Effectivement, à intégrer également.

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Par l'absurde, je suppose $x\in\mathbb{R}$ tel que $exp(x)=0$, j'ai alors $exp(1)=exp(x+1-x)=exp(x)\times exp(1-x)=0\times exp(1-x)=0$, sauf que $exp(1)=e$ (par définition), donc mon hypothèse est fausse et exponentielle ne s'annule pas sur $\mathbb{R}$.

Mais à nouveau elle ne sera pertinente que pour les personnes découvrant tout juste l’exponentielle et l'ayant abordé avec cette définition, ceux qui l'auront abordé avec exponentielle comme solution de $exp^{\prime}=exp$ et $exp(0)=1$ ne seront pas plus avancé.

Je pense honnêtement qu'une démonstration ne sert à rien, juste rappeler qu’exponentielle ne s'annule pas ce qui te permet de diviser devrait suffire.

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Par l'absurde, je suppose $x\in\mathbb{R}$ tel que $exp(x)=0$, j'ai alors $exp(1)=exp(x+1-x)=exp(x)\times exp(1-x)=0\times exp(1-x)=0$, sauf que $exp(1)=e$ (par définition), donc mon hypothèse est fausse et exponentielle ne s'annule pas sur $\mathbb{R}$.

Il y a quelque chose qui me dérange dans ta démonstration : si $\exp(x) = 0$, je suis d(accord que $\exp(1) = \exp(x + 1 - x)$. Sauf que $\exp(x+1-x) = \frac{\exp(x) \times \exp(1)}{\exp(x)}$. Et $\exp(x)$ vaut 0 ici. Donc on a $\exp(1) = \exp(1) \times \frac 00$ et là on a une indétermination. Donc soit j'ai raté quelque chose, soit elle ne me convient pas.

Mais à nouveau elle ne sera pertinente que pour les personnes découvrant tout juste l’exponentielle et l'ayant abordé avec cette définition, ceux qui l'auront abordé avec exponentielle comme solution de $exp^{\prime}=exp$ et $exp(0)=1$ ne seront pas plus avancé.

Je pense honnêtement qu'une démonstration ne sert à rien, juste rappeler qu’exponentielle ne s'annule pas ce qui te permet de diviser devrait suffire.

Effectivement, ça me semble le plus pertinent également.

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Tu n'as pas le droit d'écrire ceci, juste le fait d'écrire $\frac{1}{exp(x)}$ implique que $exp(x)\ne 0$. Pourquoi $exp(-x)=\frac{1}{exp(x)}$ ? Ce n'est pas compris dans la définition de l’exponentielle que j'ai utilisé ici, on peut démontrer ce résultat, à condition de montrer avant que exponentielle ne s'annule pas (on montre d'abord que $exp(0)=1$ puis on utilise $exp(0)=1=exp(x)\times exp(-x)$ et le fait que $exp(x)\ne 0$ pour aboutir au résultat).

Tes notations $f^{3'}$ me sembles pas très "ordinaires" (je pouvais pas résister au jeu de mot). Pourquoi ne pas utiliser la notation $f^{(3)}$ ?

Ce serait aussi bien de faire attention à quelques écritures abusives. Par exemple quand tu mets $f'$ tu veux en fait dire $f'(x)$ ce qui assez différent. Moi ça me gêne pas, mais vaut mieux le rappeler régulièrement que tu veux parler du nombre dérivé et pas de la fonction dérivée.

Tes justifications sur le polynôme dérivé sont fumeuse. Tu dis que $\exp$ sera (à un facteur près) ta solution mais c'est pas du tout évident. Je préfèrerai que tu laisses ça sous le tapis plutôt que de donner des arguments faux.

La partie sur le calcul avec les notations de Leibniz est encore pire. Tu multiplies par des ${\rm d}x$ sans même savoir ce que ça signifie et si tu as le droit de multiplier. Si $\frac{{\rm d}}{{\rm d}x}$ désigne une notation alors comment tu arrives à faire des calculs ?

Enfin, je pense que la définition de l'exponentielle par son développement en série est beaucoup plus pertinent pour les calculs des solutions (si on ose parler algèbre linéaire) et la compréhension du sujet.

Voilà, j'ai pas tout lu, mais ça ressemble plus à un guide de cuisine qu'à un cours de maths … Le sujet est intéressant et pourrait être traité rigoureusement avec un peu d'algèbre linéaire, c'est dommage, non?

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Tu n'as d'ailleurs pas besoin de notation différentielle pour arriver au bout de ton calcul :

Je note $f^{\prime}=p\times q\circ f$ mon équation différentielle d'ordre 1 à variable séparable sur un domaine $I$ tel quel $0\not\in Im(q\circ f)$.

Cette dernière condition me permet d'écrire $\frac{f^{\prime}}{q\circ f}=p$, soit $c,x\in I$, j'ai $\int_c^x\frac{f^{\prime}}{q\circ f}=\int_c^x p$ j'applique un changement de variable avec $f$ qui me donne $\int_{f(c)}^{f(x)}\frac{1}{q}=\int_c^x p$, je note $P$ et $Q$ les primitives de $p$ et $\frac{1}{q}$ s'annulant en $c$ et $f(c)$ respectivement, $Q\circ f=P$ ie $f=Q^{-1}\circ P$ si $Q$ admet une réciproque.

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