Première S1 2013 - 2014 à rendre le lundi 27 janvier Devoir à la maison n°6 La méthode d’Euler f étant une fonction dérivable sur un intervalle I dont la fonction dérivée f ′ est connue. Dans un repère, C est la courbe représentative de f . À partir d’un point M0 (x0 ; y0 ) connu de C , la méthode d’Euler permet de tracer une ligne polygonale qui représente «approximativement» la courbe C . Voici son algorithme 1 de mise en œuvre. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Variables : f ′ : fonction ; x0 , y0 , x1 , y1 , h : nombres réels ; n, k : nombres entiers Entrées : f ′ , x0 , y0 , h, n Début Pour k de 1 jusqu’à n faire x1 ← x0 + h y1 ← y0 + h × f ′ (x0 ) Placer le point M0 (x0 ; y0 ) Placer le point M1 (x1 ; y1 ) Tracer le segment [M0 M1 ] x0 ← x1 y0 ← y1 FinPour Fin 1. Montrer que le point M1 appartient à la tangente à C au point M0 . On admet qu’il existe une fonction f dérivable sur ]0; +∞[ telle que : f (1) = 0 et pour tout réel x ∈]0; +∞[, f ′ (x) = 1 . x 2. Quel est le point M0 dans ce cas ? 3. On désire appliquer l’algorithme d’Euler à cette fonction en ce point M0 . a) Reproduire et compléter le tableau ci-dessous en indiquant à 10−3 près les valeurs x0 , y0 , x1 et y1 obtenues aux lignes 3 et 4 lorsque l’on applique l’algorithme pour h = 0, 1 et n = 10. k 1 2 ... x0 ... y0 ... x1 ... y1 ... b) Reproduire et compléter le tableau ci-dessous en indiquant à 10−3 près les valeurs x0 , y0 , x1 et y1 obtenues aux lignes 3 et 4 lorsque l’on applique l’algorithme pour h = −0, 1 et n = 10. k 1 2 ... x0 ... y0 ... x1 ... y1 ... c) Sur une feuille de papier millimétré : • tracer un repère orthonormé (unité 5 cm) ; • tracer la ligne polygonale obtenue lorsque l’on applique l’algorithme dans les deux cas vu précédemment (on attend une précision au millimètre). 4. Pour information : La fonction étudiée ci-dessus n’est autre que la fonction logarithme népérien notée ln sur la calculatrice. a) Donner l’erreur à 10−3 près en ln(0, 8) et la valeur approchée que vous avez calculée. b) Recommencer pour ln(2). c) Comment procéder si l’on veut réduire l’erreur commise ? En utilisant l’algorithme d’Euler, écrire un programme dans le langage de votre calculatrice pour obtenir une valeur approchée à 10−2 près de ln(2). Vous donnerez la valeur approchée à 10−4 ainsi obtenue, les valeurs de h et de n utilisées. 1. Si vous voulez programmer cet algorithme sur votre calculatrice vous utiliserez les fonctions Ligne(X0,Y0,X1,Y1) sur TI et F-Line X0,Y0,X1,Y1 sur Casio. Lycée Pierre-Gilles de Gennes