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Méthodes numériques, Exercices de Mathématiques

Exercices méthodes numériques.

Typologie: Exercices

2020/2021

Téléchargé le 16/11/2021

lionel-tchatchoua
lionel-tchatchoua 🇫🇷

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ENSIBS Lorient Ann´ee Universitaire 2021/2022
TP1 de ethodes num´eriques
- esolution d’´equations non lin´eaires -
Soit `a esoudre l’´equation
f(x) = 0 (1)
avec fune fonction non lin´eaire.
Exercice 1 : ethode de dichotomie
´
Ecrire une fonction qui permette de calculer une racine approch´ee de l’´equation (1), par la ethode
de dichotomie (ou bissection). Votre programme devra comporter :
en param`etres d’entr´ee : la fonction f, la pr´ecision souhait´ee, les bornes aet bd’un intervalle
qui contient la racine rechercee.
en sortie : la valeur de la racine rechercee, le nombre d’it´erations effectu´e.
Exercice 2 : ethode de Newton
x0donn´e
xn+1 =xnf(xn)
f0(xn)
1. La convergence de la ethode de Newton epend `a la fois de la fonction fet du point
de epart x0.
2. L’ordre de convergence de la ethode de Newton est :
2 au moins pour les racines simples
1 pour les racines multiples
´
Ecrire une fonction qui permette de calculer une racine approch´ee de l’´equation (1), par la ethode
de Newton. Votre programme devra comporter :
en param`etres d’entr´ee : les fonctions fet f0, la valeur de d´epart x0, la pr´ecision souhait´ee, le
nombre maximal d’it´erations autoris´e Nmax ;
en sortie : la valeur de la racine rechercee ou un message d’erreur si le nombre maximal d’it´e-
rations est atteint, le nombre d’it´erations effectu´e.
Exercice 3 : ethode de la ecante
x0, x1donn´es
xn+1 =xn1f(xn)xnf(xn1)
f(xn)f(xn1)
1. La racine recherch´ee, l, est isol´ee dans [x0, x1] ;
2. lorsque f(l)6= 0 et f0(l)6= 0, l’ordre de convergence de la ethode de la ecante est
1 + 5
21.62.
´
Ecrire une fonction qui permette de calculer une racine approch´ee de l’´equation (1), par la ethode
de la ecante. Votre programme devra comporter :
en param`etres d’entr´ee : la fonction f, les bornes x0et x1d’un intervalle qui contient la racine
recherch´ee, la pr´ecision souhait´ee, le nombre maximal d’it´erations autoris´e Nmax
pf2

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ENSIBS Lorient Ann´ee Universitaire 2021/

TP1 de m´ethodes num´eriques

- R´esolution d’´equations non lin´eaires -

Soit `a r´esoudre l’´equation f (x) = 0 (1)

avec f une fonction non lin´eaire.

Exercice 1 : M´ethode de dichotomie

Ecrire une fonction qui permette de calculer une racine approch´´ ee de l’´equation (1), par la m´ethode de dichotomie (ou bissection). Votre programme devra comporter : — en param`etres d’entr´ee : la fonction f , la pr´ecision  souhait´ee, les bornes a et b d’un intervalle qui contient la racine recherch´ee. — en sortie : la valeur de la racine recherch´ee, le nombre d’it´erations effectu´e.

Exercice 2 : M´ethode de Newton

  

x 0 donn´e xn+1 = xn −

f (xn) f ′(xn)

  1. La convergence de la m´ethode de Newton d´epend `a la fois de la fonction f et du point de d´epart x 0.
  2. L’ordre de convergence de la m´ethode de Newton est : — 2 au moins pour les racines simples — 1 pour les racines multiples

Ecrire une fonction qui permette de calculer une racine approch´´ ee de l’´equation (1), par la m´ethode de Newton. Votre programme devra comporter : — en param`etres d’entr´ee : les fonctions f et f ′, la valeur de d´epart x 0 , la pr´ecision  souhait´ee, le nombre maximal d’it´erations autoris´e Nmax ; — en sortie : la valeur de la racine recherch´ee ou un message d’erreur si le nombre maximal d’it´e- rations est atteint, le nombre d’it´erations effectu´e.

Exercice 3 : M´ethode de la s´ecante

  

x 0 , x 1 donn´es xn+1 =

xn− 1 f (xn) − xnf (xn− 1 ) f (xn) − f (xn− 1 )

  1. La racine recherch´ee, l, est isol´ee dans [x 0 , x 1 ] ;
  2. lorsque f (l) 6 = 0 et f ′(l) 6 = 0, l’ordre de convergence de la m´ethode de la s´ecante est 1 +

Ecrire une fonction qui permette de calculer une racine approch´´ ee de l’´equation (1), par la m´ethode de la s´ecante. Votre programme devra comporter : — en param`etres d’entr´ee : la fonction f , les bornes x 0 et x 1 d’un intervalle qui contient la racine recherch´ee, la pr´ecision  souhait´ee, le nombre maximal d’it´erations autoris´e Nmax

— en sortie : la valeur de la racine recherch´ee ou un message d’erreur si le nombre maximal d’it´e- rations est atteint, le nombre d’it´erations effectu´e.

Exercice 4 : Application

On souhaite trouver une approximation de

3 en calculant le z´ero de la fonction d´efinie par

f (x) = x^2 − 3

  1. Ex´ecuter la m´ethode de Newton en partant de x 0 = 2 et les m´ethodes de dichotomie et de la s´ecante en partant de x 0 = 1 et x 1 = 2, puis remplir le tableau ci-dessous :

n Newton S´ecante Dichotomie 0 2 2 2 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9

  1. D´eterminer le nombre d’it´erations n´ecessaire pour obtenir une pr´ecision de 10−^10 avec chacune des trois m´ethodes.
  2. D´eterminer le nombre d’it´erations n´ecessaires pour avoir une pr´ecision de 10−^10 avec la m´ethode de Newton, en partant de valeurs tr`es grandes comme 10^2 , 10^4 et 10^6.