Logo ÉTS
Session
Cours
Responsable(s) Louis-Xavier Proulx, Michel Beaudin

Se connecter
 

Sauvegarde réussie
Echec de sauvegarde
Avertissement





Cours

Notions préalables

Ce cours présente des notions avancées du domaine des équations différentielles. Il nécessite des notions d'algèbre linéaire, de calcul différentiel et intégral à plusieurs variables et d'équations différentielles ordinaires. Il est attendu que chaque étudiante ou étudiant inscrit au cours ait acquis ces principales notions mathématiques à travers une formation universitaire en génie.

 

 

Structure du cours

Le cours est divisé en 2 parties. La liste des sujets prévus pour chaque partie est détaillée ci-dessous. Il est à noter que le temps alloué aux thématiques abordées peut changer au cours du trimestre. Référez-vous au site web du cours (Moodle) pour le calendrier à jour.

 

Partie 1 : Systèmes dynamiques (~18 heures)

  • Introduction au cours. Rappel des équations différentielles ordinaires (EDO) : définitions et méthodes de résolution (séparation de variables, méthode d'Euler et méthode de Runge-Kutta).

  • Système dynamique de dimension 1 : portrait de phase, points fixes et stabilité, analyse de stabilité linéaire, existence et unicité des solutions, solutions non-périodiques, bifurcations.

  • Systèmes dynamiques de dimension 2 :

    • Systèmes linéaires : points critiques et stabilité, portrait de phase, éléments d’algèbre linéaire (valeurs propres, vecteurs propres, diagonalisation).

    • Systèmes canoniques et similaires : formes canoniques de Jordan, classification des points fixes, matrice exponentielle.

    • Systèmes non linéaires : linéarisation, matrice jacobienne, point fixe hyberbolique, théorème de Hartman-Grobman, système conservatif, variétés stables et instables, bassin d'attraction, orbite fermée et cycle limite, théorème de Poincaré-Bendixson.

  • Applications des systèmes dynamiques : pendule, équations de Lotka-Volterra, oscillateur de Van der Pol.

  • Sujets spéciaux (si le temps le permet) : chaos, attracteurs étranges.


Partie 2 : Équations aux dérivées partielles (~18 heures)

  • Introduction aux équations aux dérivées partielles (EDP) : définitions, classification des équations aux dérivées partielles d'ordre 2 (elliptique, hyperbolique et parabolique), conditions aux bords et conditions initiales, problème bien-posé.

  • Équation d'advection (transport) : dérivation de l'EDP, caractéristiques, problème de Cauchy.

  • Équation des ondes : modèle de la corde vibrante, solution générale, solution de d’Alembert, ondes stationnaires, domaine de dépendance et domaine d'influence, méthode de séparation de variables, problème de Sturm-Liouville, harmoniques.

  • Séries de Fourier : définition, théorème de Dirichlet, fonctions périodiques paires et impaires, séries complexes, transformée de Fourier.

  • Équation de la chaleur (diffusion) : dérivation de l'EDP, principe du maximum, noyau de la chaleur.

  • Équation de Laplace : problème de Dirichlet.

  • Sujets spéciaux (si le temps le permet) : résolution numérique d'EDP, introduction aux EDP non linéaires.

 

Laboratoires et travaux pratiques

Deux heures de travaux pratiques par semaine. Sous la supervision de l’enseignant, ces périodes permettront de faire des exercices ou de compléter les notions vues au cours.