ajout tp2 Newton

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Denis Monnerat 2025-04-29 10:52:33 +02:00
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# TP2 Résolution d'équation $f(x)=0$
On s'interesse à la résolution numérique d'une équation $f(x)=0$, où de manière équivalente à
$g(x)=x$ avec $g(x)=f(x)+x$.
## Newton
### Principe de la méthode
Elle consiste à remplacer progressivement une valeur $x_n$, proche de la solution $f(x)=0$,
par une valeur $x_{n+1}$, plus proche de la solution, définie par :
- on trace la tangente $T$ au graphe de $f$ au point $ (x_n,f(x_n))$
- $x_{n+1}$ est l'abscisse du point d'intersection de $T$ avec l'axe des $x$. L'idée est d'approcher la solution de $f(x) = 0$ avec la solution de $T(x)=0$.
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<img src="./img/newton.png">
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1. Montrer que la suite $ (x_n)$ est définie par la formule de récurrence
\[
x_{n+1} = x_{n} - \frac{f(x_n)}{f'(x_n)}
\]
2. on s'interesse au cas particulier $f(x)=x^2-2$. Montrer que la récurrence précédente devient (Méthode de Héron)
\[
x_{n+1} = \frac{x_n+\frac{2}{x_n}}{2}
\]
3. Ecrire une fonction scilab
```
--> function [x]=Heron(x0,n)
// x0 <-> valeur initiale pour la suite
// n <-> nombre d'itérations
// x <-> valeur calculée
```
4. Comparer la vitesse de convergence avec la méthode dichotomique du tp1, en calculant l'erreur commise en fonction
du nombre d'itérations (on considère que la solution exacte est`sqrt(2)`).
5. Vérifiez que la méthode est d'ordre 2 (ou pas), en calculant $\frac{|e_{i+1}|}{|e_i|}$.
6. Ecrire une fonction scilab
```
--> function [x n]=newton(f,df,x0,eps)
// f <-> fonction
// df <-> fonction dérivée de f
// x0 <-> point de depart
// eps <-> precision
// x <-> valeur calculée
// n <-> nombre d'itérations necessaires
```
Pour le test d'arrêt, on arrête le calcul dès que $|x_{n+1} - x_n |$ est plus petit que la précision souhaitée.
Évidemment `f` et `df` doivent être définies !
- Testez avec la fonction $f(x)= x - \cos x$
- Tester avec la fonction $f(x)=x^2 -2$
- Tester avec la fonction $\cos x - x^2$
- Trouver une valeur approchée de **toutes** les racines de la fonction $x^3-4x+1$
6. Pour la fonction $\cos$ calculer la racine approchée pour les valeurs initiales $x_0=1,2,\ldots,10$, placer
les valeurs initiales et les solutions sur le graphe de la fonction $\cos$ et commenter.
7. Reprendre les questions précédentes en utlisant la fonction `fsolve` de scilab.

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