exo7 4069

On considère l’équation différentielle : (∗)  ⟺  y′′+2y′tanh⁡x+y=0(*) \iff y'' + \frac {2y'}{\tanh x} + y = 0.

1

On pose z(x)=y′(x)+y(x)tanh⁡xz(x) = y'(x) + \frac {y(x)}{\tanh x}. Écrire l’équation différentielle (d’ordre 1) sur zz déduite de (∗)(*).

2

Résoudre sur ]−∞,0[]-\infty,0[ et ]0,+∞[]0,+\infty[ l’équation en zz, puis (∗)(*).

3

Parmi les solutions trouvées, quelles sont celles prolongeables en 0 ?

On note y0y_0 la solution de (∗)(*) telle que y0(x)→1y_0(x) \to 1 lorsque x→0x\to0.

4

Démontrer que y0y_0 est de classe C1\mathcal{C}^1 et que y0′(x)tanh⁡x\frac {y_0'(x)}{\tanh x} admet une limite finie en 00.

En déduire que y0y_0 est de classe C2\mathcal{C}^2 sur R\R.

5

Est-ce que l’aire comprise entre la courbe de y0y_0 et l’axe des abscisses est finie ?

Exercice RDTZ

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