On appelle équation différentielle linéaire du premier ordre, une équation de la forme
où est une fonction définie sur ou une partie de .
On appelle équation homogène (ou équation sans deuxième membre) associée à l'équation
Cette équation est résolue de manière rigoureuse dans l'exercice de TD.
Sa solution est
où est une constante quelconque et une primitive de .
La solution générale de peut s'écrire sous la forme
où est la solution générale de l'équation homogène et est une solution particulière de l'équation "avec second membre'' .
(La démonstration de ce théorème est donnée en exercice.)
Par exemple, on veut résoudre l'équation
-
On résout l'équation homogène :
On remarque que est solution, on cherche maintenant les solutions non nulles, on peut donc diviser par .
On obtient En prenant une primitive, on a donc
, ou ce qui est équivalent en appliquant la fonction exponentielle :
La constante est une constante strictement positive ou strictement négative.
On peut résumer en écrivant . Pour on obtient la solution nulle, pour , on a , pour , on a .
On a obtenu ainsi toutes les solutions de l'équation homogène. On dit que est la solution générale de l'équation homogène.
-
Une solution particulière de est, par exemple, (le vérifier !).
-
Enfin, la solution générale de l'équation est