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Déterminer la solution générale de l'équation différentielle: y" - 2y' + 2y = 0.

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3i

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Voici la solution pour l'Exercice 1, question 1.a :

Pour démontrer que l'équation (E)(E) admet une solution imaginaire pure, nous allons substituer z=iyz = iy (où y∈Ry \in \mathbb{R}) dans l'équation et résoudre pour yy.

L'équation est :

z3+(1−8i)z2−(23+4i)z−3+24i=0z^3 + (1-8i)z^2 - (23+4i)z - 3+24i = 0
  1. Substituer z=iyz = iy dans l'équation.

    (iy)3+(1−8i)(iy)2−(23+4i)(iy)−3+24i=0(iy)^3 + (1-8i)(iy)^2 - (23+4i)(iy) - 3+24i = 0 −iy3+(1−8i)(−y2)−(23iy+4i2y)−3+24i=0-iy^3 + (1-8i)(-y^2) - (23iy + 4i^2y) - 3+24i = 0 −iy3−y2+8iy2−23iy+4y−3+24i=0-iy^3 - y^2 + 8iy^2 - 23iy + 4y - 3+24i = 0
  2. Regrouper les termes réels et imaginaires.

    (−y2+4y−3)+i(−y3+8y2−23y+24)=0( -y^2 + 4y - 3 ) + i( -y^3 + 8y^2 - 23y + 24 ) = 0
  3. Pour que l'équation soit nulle, les parties réelle et imaginaire doivent être égales à zéro.

    Nous obtenons le système d'équations suivant :

    1. −y2+4y−3=0-y^2 + 4y - 3 = 0
    2. −y3+8y2−23y+24=0-y^3 + 8y^2 - 23y + 24 = 0
  4. Résoudre la première équation pour trouver les valeurs possibles de yy.

    −y2+4y−3=0-y^2 + 4y - 3 = 0 y2−4y+3=0y^2 - 4y + 3 = 0

    Cette équation quadratique peut être factorisée :

    (y−1)(y−3)=0(y-1)(y-3) = 0

    Les solutions sont y=1y = 1 ou y=3y = 3.

  5. Vérifier ces valeurs dans la deuxième équation.

    Pour y=1y = 1:

    −(1)3+8(1)2−23(1)+24=−1+8−23+24=8≠0-(1)^3 + 8(1)^2 - 23(1) + 24 = -1 + 8 - 23 + 24 = 8 \neq 0

    Donc y=1y=1 n'est pas une solution.

    Pour y=3y = 3:

    −(3)3+8(3)2−23(3)+24=−27+8(9)−69+24-(3)^3 + 8(3)^2 - 23(3) + 24 = -27 + 8(9) - 69 + 24 =−27+72−69+24= -27 + 72 - 69 + 24 =45−69+24= 45 - 69 + 24 =−24+24=0= -24 + 24 = 0

    Donc y=3y=3 est une solution.

  6. Déterminer la solution imaginaire pure.

    Puisque y=3y=3 est la seule valeur qui satisfait les deux équations, la solution imaginaire pure est z=iy=i(3)z = iy = i(3).

    La solution imaginaire pure de l'équation (E)(E) est 3i\boxed{3i}.

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