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Niveau maths sup
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équation différentielle :résolution par séparation des variables

Posté par
rambo
17-10-11 à 19:18

bonjour je voudrais résoudre l'équation différentielle suivante par la méthode de séparation des variables :
v=-d[NH3]/dt=k[NH3]n

j'ai commencé ainsi : -d1/[NH3]n-1=k dt

je ne sais pas quelles bornes utilliser pour continuer. Ce début est il correct?

Posté par
efpe
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 19:45

tu as simplifier d[NH3]/[NH3]^n en d1/[NH3]^(n-1) ??

intègre simplement sans te soucier des bornes. Tu fais apparaitre une constante d'intégration sous la forme :

1/((n-1)*[NH3]n-1) = k.t + C

tu peux avoir C en prenant la concentration à t =0

Posté par
rambo
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 19:47

oui c'est ce que j'ai fais, c'est faux ? :s

Posté par
efpe
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 19:48

je n'ai pas eu l'impression que tu avais la meme chose que moi ^^

Posté par
rambo
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 20:09

comment trouves tu "1/((n-1)*[NH3]n-1)" ? la formule de la primitive de a/xn ce n'est pas -a/((n-1)x(n-1)) ?

Posté par
efpe
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 20:21

pardon le (n-1) de la fin est bien en puissance

Posté par
rambo
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 20:29

oui mais ici x = [NH3](n-1) donc si l'on applique la formule on a
(n-2)[NH3](n-2) , non ?

Posté par
efpe
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 20:30

mais non encore une fois tu ne peux pas simplifier ton d [NH3] /  [NH3] !!

c'est comme si tu disais que  d x² / dx = x ???

Posté par
rambo
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 20:37

non je pensais en reprenant votre exemple que dx²/dx = d(x²/x) = dx ... mais en y réfléchissant peut être que c'est faux ?!

Posté par
efpe
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 20:40

aïe aïe aïe ...

c'est important d'avoir l'esprit clair quand on est en prépa sur ça ...

la notation d f(x) / dx est une notation (de Leibniz) et elle n'est surtout pas à prendre de manière formelle ! dx²/dx = 2x car c'est la dérivée de x² par rapport à x.

de même d[NH3]/[NH3] ça veut dire l'intégrale de 1/[NH3] par rapport à [NH3]

Posté par
rambo
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 20:50

ah d'accord !! ça ne m'avait jamais été expliqué comme cela mais en prépa on doit surement le comprendre seul.
donc ici, d[NH3]/[NH3]n signifie d1/[NH3]n par rapport à [NH3]?

Posté par
efpe
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 20:53

ça aurait du t'être expliqué en terminale ^^

non :  d[NH3]/[NH3]n ça veut dire l'intégrale de 1/[NH3]n par rapport à [NH3]

c'est comme chercher la primitive de 1/[NH3]n

Posté par
rambo
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 21:34

euh oui c'est plutôt ce que je voulais dire.
je reviens donc à l'équation je dois montrer que [NH3](t) = ([NH3]01-n+ (n-1)kt)1/(1-n)
et je ne connais pas la concentration initiale.
je propose donc d'utiliser [NH3]0 et [NH3](t) comme bornes.
j'arrive à 1/((n-1)[NH3](t)n-1)-1/((n-1)[NH3]0n-1)= kt

[NH3](t)1-n= ([NH3]01-n+ (n-1)kt)(1/1-n)
et on obtient à l'étape suivante la relation demandée, qu'en pensez vous ?

Posté par
efpe
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 21:35

si tu obtiens la relation demandée très bien ^^

Posté par
rambo
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 21:38

j'obtient la relation demandée en appliquant ^(1/(1-n)) à chaque terme

Posté par
efpe
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 21:39

c'est que c'est équivalent

Posté par
rambo
re : équation différentielle :résolution par séparation des vari 17-10-11 à 21:47

oui en effet.
merci de votre aide rapide et efficace



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