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math_tech_info
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07737fcd
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07737fcd
authored
7 years ago
by
malaspinas
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7 years ago
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23
View file @
07737fcd
...
...
@@ -1011,30 +1011,30 @@ considérer pour commencer des systèmes qui évoluent dans le temps
Imaginons que nous connaissons la fonction décrivant le vitesse d’une
particle au cours du temps et notons la $v(t)$. Nous savons également
que la vitesse d’une particule est relié à l’évolution au cours du temps
que la vitesse d’une particule est relié
e
à l’évolution au cours du temps
de sa position. Cette dernière peut être notée, $x(t)$. En particulier,
nous avons que la vitesse n’est rien d’autre que la dérivée de la
position. On peut onc écrire une équation reliant la vitesse à la
position. On peut
d
onc écrire une équation reliant la vitesse à la
position $$x'(t)=v(t).$$ Cette équation est appelée
*
équation
différentielle
*
, car elle fait intervernir non seulement les fonctions
$x(t)$ et $v(t)$, mais également la dérivée de la fonction $x(t)$. Si
maintenant nous précisons ce que vaut la fonction $v(t)$ nous pourrons
résoudre cette équation. Comme le nom de la sous-section le laisse
entendre, nous nous intéressons à un mouvement rectiligne uniforme, qui
a la particularité de
décri
re
le mouvement d’un objet qui se déplace à
vitesse constante
. On a donc
$$v(t)=v.$$ Nous cherchons donc à résoudre
décri
t
le mouvement d’un objet qui se déplace à
vitesse constante
,
$$v(t)=v.$$ Nous cherchons donc à résoudre
l’équation différentielle $$x'(t)=v.$$ Ou en d’autres termes, nous
cherchons la fonction dont la dérivée
donne $C$[^3]
. Vous savez sans
cherchons la fonction dont la dérivée
est une constante
. Vous savez sans
doute que l’ensemble de fonctions satisfaisant la contrainte précédente
est $$x(t)=v
\c
dot t+B,$$ où $B$ est une constante arbitraire. On a donc
la solution générale de cette équation différentielle qui n’est pas
unique, mais qui donne une infinité de solution (comme quand nous avons
unique, mais qui donne une infinité de solution
s
(comme quand nous avons
calculé la primitive d’une fonction au chapitre précédent). Afin de
trouver une solution unique, nous devons imposer une “condition intiale”
à notre équation différentielle. En effet, si nous imposons la condition
intiale $$x(t_0)=x_0,$$ il vient
$$x(t_0)=x_0=v
\c
dot t_0+B
\L
eftrightarrow B=x_0-v
\c
dot t_0.$$
Finalement, la solution d
e l’équation différentiell
e est donnée par
Finalement, la solution d
u problèm
e est donnée par
$$x(t)=v
\c
dot (t-t_0)+x_0.$$
Remarque +.#
...
...
@@ -1054,34 +1054,32 @@ dérivée de la position, soit $$x''(t)=a(t),$$ ou encore la première
dérivée de la vitesse. $$
\b
egin{aligned}
v'(t)&=a(t),
\\
x'(t)&=v(t).
\e
nd{aligned}$$
Par simplicité supposons que l’accélération est constante, $a(t)=a$. On
doit donc résoudre[^4] $$x''(t)=a,$$ ou $$
\b
egin{aligned}
Posons $a(t)=a$. On
doit résoudre[^4] $$x''(t)=a,$$ ou $$
\b
egin{aligned}
v'(t)&=a,
\\
x'(t)&=v(t).
\e
nd{aligned}$${#eq:xpv} Commençons pas le système
d’équations ci-dessus. On commence par résoudre la première équation
x'(t)&=v(t).
\e
nd{aligned}$${#eq:xpv} On commence par résoudre la première équation
pour $v(t)$ et on a $$v(t)=a
\c
dot t+C.$$ En substituant ce résultat dans
l’@eq:xpv, on a $$x'(t)=a
\c
dot t+C.$$ On peut
donc
l’@eq:xpv, on a $$x'(t)=a
\c
dot t+C.$$ On peut
directement intégrer des deux côtés comme vu dans la sous-section
précédente $$
\b
egin{aligned}
\i
nt x'(t){
\m
athrm{d}}t&=
\i
nt a
\c
dot t+C{
\m
athrm{d}}t,
\n
onumber
\\
x(t)&=
\f
rac{a}{2}
\c
dot t^2+C
\c
dot t + D.
\e
nd{aligned}$$ On
a donc
que
\i
nt x'(t){
\m
athrm{d}}t&=
\i
nt
(
a
\c
dot t+C
)
{
\m
athrm{d}}t,
\n
onumber
\\
x(t)&=
\f
rac{a}{2}
\c
dot t^2+C
\c
dot t + D.
\e
nd{aligned}$$ On
voit
que
la position d’un objet en mouvement rectiligne uniformément accéléré est
donné par une parabole. Cette équation
ci-dessus
néanmoins
a
encore deux
constante indéterminées. Pour les déterminer, on doit
donc
imposer deux
conditions
intiales
. Une possibilité est d’imposer une condition
donné par une parabole. Cette équation
a
néanmoins encore deux
constante
s
indéterminées. Pour les déterminer, on doit imposer deux
conditions. Une possibilité est d’imposer une condition
initiale par équation $$v(t_0)=v_0,
\m
box{ et } x(t_0)=x_0.$$ On obtient
donc
$$v(t_0)=v_0=a
\c
dot t_0+C
\L
eftrightarrow C=v_0-a
\c
dot t_0,$$ et
$$v(t_0)=v_0=a
\c
dot t_0+C
\L
eftrightarrow C=v_0-a
\c
dot t_0,$$ et
$$x(t_0)=x_0=
\f
rac{a}{2}
\c
dot t_0^2+D
\L
eftrightarrow D=x_0-
\f
rac{a}{2}
\c
dot t_0^2.$$
Finalement la solution est don
c
Finalement la solution est don
née par
$$x(t)=
\f
rac{a}{2}
\c
dot (t^2-t_0^2)+v_0
\c
dot (t-t_0)+x_0.$$
Remarque +.#
La solution d
e l’équation
différentiel
le
peut également se calculer de
la façon suivante $$x''(t)=a
v
,
\
x(t_0)=x_0,
\
v(t_0)=v_0.$$ revient à
La solution d
u problème
différentiel peut également se calculer de
la façon suivante $$x''(t)=a,
\
x(t_0)=x_0,
\
v(t_0)=v_0.$$ revient à
calculer $$
\b
egin{aligned}
\i
nt
\i
nt x''(t)
{
\m
athrm{d}}t{
\m
athrm{d}}t=
\i
nt
\i
nt a {
\m
athrm{d}}t{
\m
athrm{d}}t
,
\\
\i
nt
\i
nt x''(t)
=
\i
nt
\i
nt a
,
\\
x(t)=
\f
rac{a}{2}t^2+C
\c
dot t + D.
\e
nd{aligned}$$
### Évolution d’une population
...
...
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