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Niveau Maths sup
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Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2.

Posté par
Earthquake48
07-02-13 à 20:58

Bonsoir,

Je voudrais en utilisant les développements limités, calculer une approximation de \sqrt{17} avec une précision de 10-2.

Je sais qu'il faut utiliser les développements limités, car j'ai déjà traiter des exemples "similaires" dans mon cours. Je sais également que la condition de précision, joue sur le reste du développement limité. "Reste" qu'on nomme, "reste de Lagrange".

Mon problème est pour démarrer, car je ne sais pas si écrire le développement limité de par exemple : \sqrt{1+16} (d'après \sqrt{1+x}), est la bonne piste/judicieux.

Merci d'avance pour vos conseils.

Posté par
GaBuZoMeu
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 21:18

Si tu prends x=16, penses-tu que les x^n qui interviendront dans le développement de Taylor tendront vers 0 quand n tend vers l'infini ?

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 21:20

Non, c'est un problème, le x en question doit être "petit" si j'utilise cette formule..

Posté par
GaBuZoMeu
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 21:24

Ben oui.
Il me semble que \sqrt{17} ne doit pas être très loin d'un entier...

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 21:29

Ah (?)

Je peux poser : f(x) = \sqrt{4+x} et faire le développement limité de cette fonction. Enfin, c'est surtout le reste qui m'intéresse. Si je ne dis pas de bêtises, je fais essayer comme ça.

Merci bien pour la remarque .

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 21:29

*vais.

Posté par
GaBuZoMeu
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 21:32

Euh... Ce que tu as écrit ne va pas. Relis-toi.

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 21:33

Oui, 16 pas 4 .

Posté par
GaBuZoMeu
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 21:36

Ca va mieux. Et on peut se ramener à \sqrt{1+h} où h est petit.

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 21:37

Oui, je me suis rendu compte qu'en faite le 16 n'a pas vraiment "d'importance" au sens mathématique.

J'essaie de résoudre ça, et je te tiens au courant.

Merci en tout cas .

Posté par
GaBuZoMeu
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 21:38

Avec plaisir.

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 22:16

Ok alors je me lance (pas sûr à 100%) :


J'exprime le reste de Lagrange comme ceci pour ma fonction f(x) :

\Large R_{n}(x) = \frac{(\sqrt{16+x})^{(n+1)}(c)}{(n+1)!}.x^{n+1}


Je peux dire que je travaille pour x compris entre 0 et 1 (?), et c appartient donc à l'intervalle [0,1].

Alors au numérateur on a la dérivée (n+1)ième de f(x) qui apparaît, si je me fie au développement limité de \sqrt{1+x}, je peux considérer que :

\Large(\sqrt{16+x})^{(n+1)}(c)=c^{n+1} (?) (Je ne suis pas sûr du tout de ce passage là..)


Du coup mon expression s'écrit : \Large R_{n}(x) = \frac{c^{n+1}}{(n+1)!}.x^{n+1}

Et selon mes conditions de départ, cela doit être inférieure ou égal à 10-2.


Etant donné que je travaille sur [0,1], je peux majorer mon expression par ceci :

\Large\frac{1}{(n+1)!}, et ceci est inférieure ou égal à 10-2 pour n=4 (calculatrice).


Du coup ma réponse finale serait (en prenant x=1) :

\sqrt{16+1} 4 + 1/2 - 12/3 + 13/16 - 5.14/128 4.19.


Qu'en pensez-vous ?

Merci d'avance .

Posté par
ptinoir_phiphi
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 22:40

Salut Earthquake48

Soit A un nombre quelconque strictement positif


Connais tu ?

la suite récurrente (Un) qui est définie par la relation de récurrence

 U_{n+1}=\frac{1}{2}( 1- \frac{A}{u_n} )

avec  U_0 > 0 quelconque


Cette suite (Un) converge vers le nombre \sqrt A
et un exercice de type BAC bien connu consiste à chercher le rang n tel que |U_n - A | \le 10^{-3} (par exemple)


Cette suite (de Héron) permet de calculer / d'approcher la valeur décimale du nombre irrationnel \sqrt A



ps)
dans cet exo pour calculer une valeur approchée de \sqrt 17 :

il suffit de poser A=17

et de calculer le rang n tel que u_n soit une valeur approchée de \sqrt{17}   au centième près (à 10^{-2} près)

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 07-02-13 à 22:43

Bonsoir ptinoir_phiphi ,

Oui j'ai déjà entendu parler de la suite de Héron, et ton explication est très claire, seulement pour cet exercice en particulier, je n'ai pas le droit d'utiliser ça, je dois faire ça uniquement avec les développements limités (ce que j'ai essayé de faire..).

Merci pour ta réponse.

Posté par
GaBuZoMeu
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 09:26

Je crois que tu n'as pas compris le sens de mon indication. Alors j'explicite :
\sqrt{17}=4\sqrt{1+\dfrac{1}{16}}.

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 09:58

Bonjour GaBuZoMeu,

En effet, je n'avais pas tout à fait saisi le sens de ton indication.. Je refais ça.

Merci bien .

Posté par
GaBuZoMeu
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 10:08

Au fait : la formule que donne ptitnoir_phiphi pour la suite de Héron est complètement farfelue. Un conseil : relis-toi et tourne sept fois la souris sur le tapis avant de balancer tes messages !

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 10:41

Une incertitude persiste, à ce niveau là :

\Large(\sqrt{1+\frac{1}{16}})^{(n+1)}(c)=c^{n+1}, je ne pense pas vraiment pouvoir écrire ça, car la dérivée (n+1)ième de \sqrt{1+\frac{1}{16}}, n'est pas x^{n+1}.. Seulement je n'ai pas trouvé d'autres moyens de l'exprimer.

Du coup je retombe toujours sur un n valant 4, or d'après la calculatrice ce serait plutôt aux alentours de 2-3 qu'il faudrait s'arrêter pour avoir la bonne précision il me semble.

Comment corriger cette erreur ?

Merci d'avance.

Posté par
GaBuZoMeu
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 11:12

Oh la la ! Relis toi, "la dérivée (n+1)ième de \sqrt{1+\frac{1}{16}}" est une énormité !
A part ça, l'expression des dérivées successives de (1+x)^\alpha\alpha est un réel non entier naturel, ce n'est pas si affreux que ça.

Posté par
lafol Moderateur
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 11:19

Bonjour

il te faut trouver un majorant M de la dérivée n+1 ième de racine(1+x) sur ]0; 1/16[, et ton erreur sera inférieure à \frac{M(1/16)^{n+1}}{(n+1)!}

relis ce que tu as écris : la dérivée n+1 ième d'une constante, ça vaut zéro, je ne pense pas que ce soit ce que tu voulais faire.....

Posté par
lafol Moderateur
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 11:19

j'ai trop attendu avant de poster .... je laisse la main à GaBuZoMeu

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 11:20

Pardon, bien sûr je voulais écrire x !.. (Dommage qu'on ne puisse pas éditer les messages après coup sur l'île ).

Non ce n'est pas si affreux, mais quand même.. Ca donnerait quelque chose comme ça si je ne me trompe pas :

\Large\frac{1/2(-1/2)..(1/2-(n+1)+1)}{(n+1)!}.x^{n+1}

Du coup au lieu d'écrire cn+1, peut-être puis-je écrire : 1/2*cn+1 ? Sinon, je ne vois pas comment obtenir quelque chose de plus précis que n=4..

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 11:21

(Oups bonjour lafol,

J'ai vu ton message après coup, mais ma réponse reste la même .)

Posté par
GaBuZoMeu
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 11:26

Qu'as-tu écrit ? "Ca donnerait", c'est quoi ? Si tu faisais l'effort d'être plus précis, sans doute y verrais-tu plus clair. La précision, ça coûte au départ, mais ça paie largement à l'arrivée.

Posté par
GaBuZoMeu
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 11:29

lafol, si ça te démange d'intervenir, vas-y !
Je serai occupé pendant quelques heures...

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 11:37

Qu'entends-tu par précision ?! Mon expression est suffisamment précise je trouve, je peux encore développer un peu plus :

1/2(-1/2)(1/2-3)(1/2-4).. : en gros, un nombre négatif quoi qu'il arrive.

Je trouve déjà une réponse, à savoir n=4, j'obtiens bien sûr une approximation à 10-2 comme demandé, seulement au vue du résultat que je trouve à la calculatrice, elle n'est pas assez "exacte".
Si je majore par 1/2*cn+1, ce sera encore plus exact théoriquement, mais ma question était de savoir par quoi majorer justement.

Je passe sans doute à côté de quelque chose..(Désolé).

Posté par
Earthquake48
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 12:37

Arf, ne vous embêtez plus, j'ai trouvé mon erreur .

Merci à tous pour votre aide.

A bientôt.

Posté par
GaBuZoMeu
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 08-02-13 à 16:10

Pour qui serait déçu par cette fin en queue de poisson :
Si on écrit Taylor-Lagrange à l'ordre 1, on a qu'il existe \theta entre 0 et 1/16 tel que :
4\sqrt{1+\dfrac{1}{16}}=4\,\left(1+\dfrac{1}{2}\times\dfrac{1}{16} -\dfrac{1}{4}\,(1+\theta)^{-3/2}\times\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{1}{16}\right)^2\right)
La valeur absolue de l'erreur faite en oubliant le reste peut donc être majorée par \dfrac{1}{2}\left(\dfrac{1}{16}\right)^2=\dfrac{1}{512} < 10^{-2}.
Donc \left|\sqrt{17}-\dfrac{33}{8}\right|<10^{-2}
L'estimation de l'erreur (de l'ordre de 2/1000) faite ci-dessus est bien précise :

Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2.

On peut remarquer que 33/8 est aussi la valeur obtenue après la première étape de la méthode de Héron partant de 4 (la vraie méthode de Héron, celle donnée par u_{n+1}=(u_n+ a/u_n)/2 pour calculer la racine carrée de a).

Posté par
alainpaul
re : Approximation de racine(17) avec une précision 10^-2. 09-02-13 à 12:04

Bonjour,


Approcher par une fraction:
\sqrt{17} = 4+ 1/a
 \\ a=\frac{1}{\sqrt{17}-4} = \sqrt{17}+4} = \approx{8}

Soit \sqrt{17} = 4+1/8 = 4,125



Alain



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