Bonjour,
Je suis parti de l'idée de couper un disque en trois surfaces identiques, S1, S2 et S3.
Avec la consigne d'effectuer 2 coupes perpendiculaires : on trace le cercle trigo, (première coupe : l'axe des cos) puis une Verticale entre les cosinus de &=pi et de &=pi/2 (2e coupe), en x=-a.
S1 est la surface à gauche du disque, compris entre l'"arc de cercle vertical", et la droite x=-a ( comprise entre x=-1 et x=-a)
S2 est la surface supérieure ( au dessus de la droite y=0) comprise entre -a et 1
S3 est la surface inférieure ( au-dessous de la droite y=0) comprise entre -a et 1
J'utilise la fonction f(x)= rac(1-x^2), issu de l'équation du cercle x^2+y^2=1
L'idée est de rechercher a en effectuant deux calculs d'intégrales : I1 de x=-1 à x=-a
(on multiplie I1 par 2 pour obtenir S1)
puis I2 de -a à 1, on obtient S2 et S3.
On obtient
F(x)=int (de c à x) f(x)dx=1/2[x.rac(1-x^2)- Arccosx]+C
Puis F(-1), F(-a) et F(1)
S1 /2= F(-a)-F(-1)
S2=F(1)-F(-a)
S3 = / -S2 / (car la surface est positive)
J'en suis arrivé à l'expression suivante en partant de S1=S2=S3 ou S1+S2+S3=pi (r^2=1 pour simplifier).
et pour séparer a :
a . rac (1-a^2) + Arccos(-a) -2.pi/3=0
Je n'arrive pas à trouver une suite dans cette expression afin d'isoler plus facilement a.
J'ai peut-être fait une erreur...
Peut-être ne suis-je pas totalement explicite...
Dites-moi
Merci
dc
Bonjour,
c'est simple : ça ne se simplifie pas
tu cherches à résoudre une équation qui se ramène in fine à Q(x) = F(x) où F(x) est une expression "transcendante" (avec des fonctions trigo, des exponentielles ou des logarithmes) et Q(x) une expression rationnelle en x, voire un simple polynome en x
une telle équation ne peut se résoudre que uniquement par approximations numériques.
nota ; en paramétrant par l'angle t au lieu de l'abscisse a, on obtient une expression plus simple, mais c'est du même genre
Bonjour,
merci beaucoup pour cette réponse.
Ca m'amène à une autre question : dans quelle mesure la fonction est-elle définie comme "transcendante" sachant que l'arcsin peut s'exprimer en un radical? (arcsincosx= rac (1-x^2) ( je n'ai pas vraiment de notion dans ce domaine).
De plus, cette fonction pourrait-elle être encadrée par des fonctions usuelles?
dernière question : avant le calcul d'intégrales par coordonnées cartésiennes, j'avais commencé à rechercher une équation avec des coordonnées cylindriques. Je me suis embourbé.
Qu'avez-vous trouvé comme expression svp?
Merci pour cette correspondance,
Cordialement
dc
il n'y a pas d'arc sin de cosinus dans le calcul
mais une équation
a . rac (1-a^2) + Arccos(-a) -2.pi/3=0
la partie en rouge est une fonction transcendante de l'inconnue a
(les racines carrées peuvent s'élever au carré donnant :
polynome en a = (Arcos(-a))² =fonction transcendante de a
le plus simple est de choisir comme inconnue l'angle t = AOB du segment de disque S1 :
alors le segment de disque S1 est égal au secteur = la fraction de l'aire du disque (t en radian) soit
moins le triangle OAB = 1/2 OA.OB.sin t = 1/2 sin t
comme clairement on a toujours S2 = S3 (symétrie), S1 = S2 = S3 sera quand S1 = 1/3 de l'aire du disque
d'où "directement" l'équation bien plus simple :
ou encore
et l'équation est tout aussi impossible à simplifier / résoudre de façon exacte, mais uniquement par approximations numériques.
par exemple par dichotomie ou par la méthode de Newton.
dcdcdcdac, bonjour
tu postes là en "énigmes", un autre sujet en licence
peux-tu renseigner ton profil s'il te plaît ?
Bonjour,
c'est vrai que ce n'est pas tout à fait la même mais simplement "du même genre"
et pas dit non plus que ce ne soit pas issu du même problème avec juste un autre choix de variable (échange des coordonnées par exemple)
quelle que soit la variable choisie ça reviendra exactement au même.
*** message déplacé ***
Bonjour,
Désolé pour le dérangement. J'avais perdu ma question dans le site, je l'ai en effet reposée. Désolé aussi de ne pas savoir situer mon niveau (ancien étudiant en sciences physique).
merci pour cette réponse, est très élégante
Cordialement
Tu fais ça comme loisir ? En reprise d'études ? En tant qu'ingénieur...ce ne sont pas les profils qui manquent...je t'ai mis en loisir, mais tu peux modifier bien sûr
Bonjour Malou,
ok pour Loisir, ça me va. Bien que j'aie arrêté à la Licence 2 en sc physiques, j'ai toujours été intéressé, à mon niveau.
Et toi , pourquoi viens-tu sur ce site? tu es ingénieure, c ça?
si tu veux tout savoir...
je suis ici actuellement parce que je suis l'admin de ce site
j'ai aidé pendant de longues années, mais maintenant je m'occupe plutôt des mises en ligne de fiches, de la gestion des erreurs éventuelles, etc.
ok, je vais prendre le temps de prendre connaissance du site, et savoir aussi ce que j'y recherche
à bientôt
Bonjour Malou,
Je reviens vers toi car j'ai suivi ton conseil et ça m'a permis de remettre les pieds dans les développements limités.
Et donc, à ce sujet, j'ai voulu trouver une approximation de la solution "&" à l'équation : t-sint=C, que toi ainsi que mathafou m'avez donnée.
Mais je ne m'en sors pas car je n'arrive pas à poser le problème : doit-on trouver une nouvelle expression de sinx? de sin(x-&)? de quelle façon doit-on remplacer cette nouvelle expression ?
Bref, je ne comprends pas le procédé d'utilisation du DL; peux-tu m'aiguiller, toi ou mathafou ou autre, stp?
Merci
"On sait" que au voisinage de 0
peut donc en première approximation s'écrire
si on néglige tous les termes suivants
et que au delà çela va donner une équation du 5ème degré et plus que l'on ne saura pas plus résoudre.
(Galois et autres ont prouvé qu'une équation générale de degré > 4 ne pouvait pas se résoudre avec des radicaux)
mais cette solution approchée est très grossière !
pour l'améliorer il faudrait faire un développement limité au voisinage de la solution (d'une valeur approchée "devinée")
ici ce dont je parlais était d'utiliser des méthodes numériques d'approximations successives
par exemple la dichotomie ou la méthode de Newton
pour résoudre des équations f(x) =0, ici x -sin(x) - C = 0, la dichotomie consiste à comparer deux valeurs distantes de d donnant f(x) et f(x+d) de signes contraires, la solution se trouve entre les deux, on compare donc avec f(x + d/2) pour savoir dans quelle moitié de l'intervalle d se trouve la solution,
et on recommence jusqu'à atteindre la précision demandée
comme à chaque étape l'intervalle de largeur d est divisé par deux, cela va assez vite.
la méthode de Newton est de considérer la tangente à la courbe f(x) en un point d'abscisse a
elle coupe l'axe des abscisses en un point plus proche de la solution que la valeur de départ a, et on recommence jusqu'à la précision désirée.
cela converge en général encore plus vite !
par exemple un programme de quelques lignes écrit en Python donnera à partir de la valeur de départ arbitraire pi
(pour ) :
3.141592653589793
2.617993877991494
2.6053473322636393
2.605325674665337
t = 2.605325674600903 à 2.3880617370865775e-16 près
(en radians)
vu le très faible nombre d'itérations, cela peut se faire "à la main" avec une simple calculette.
nota : à partir de la tangente, c'est à dire de la dérivée, on peut calculer les (deux) premiers termes du développement limité au voisinage de a (cela consiste à considérer que la courbe peut être assimilée à sa tangente en ce point, que le développement limité est est f(a) + m(x-a) + eps((x-a) ^2) + ...
on utilise donc DES développements limités successifs en se rapprochant de la solution
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