Méthode de Newton-Raphson : convergence locale
Tristan Vaccon
24 septembre 2012
Soient x0∈Rn,r > 0et B=B(x0, r). Soit f:B→Rn, de classe C1.
On considère la suite (xn)n∈Nobtenue par la méthode de Newton : xn+1 =xn−
f0(xn)−1f(xn). On suppose que :
–∀(x, y)∈B2,kf0(x)−f0(y)k6γkx−yk;
– pour tout x∈B,f0(x)est inversible et kf0(x)−1k6β;
–α=kx1−x0k<2r
2+βγr .
Nous allons montrer que la suite (xn)n∈Nest bien définie et converge vers un zéro
de f, et nous allons étudier la vitesse de convergence.
On commence par un lemme d’analyse :
Lemme 1. Soit f:Rn→Rnune fonction différentiable dans un ouvert convexe
C⊂Rn. On suppose qu’il existe γ > 0tel que :
∀(x, y)∈C2,kf0(x)−f0(y)k ≤ γkx−yk.
Alors on a ∀(x, y)∈C2,kf(x)−f(y)−f0(y)(x−y)k6γ
2kx−yk2.
Démonstration. Soient (x, y)∈C2.Cétant convexe, le segment [x, y]est inclus
dans C. Soit φ: [0,1] →Rn, t 7→ f(y+t(x−y)).
On a φ0(t) = f0(y+t(x−y)).(x−y)et φ0(0) = f0(y).(x−y). Ainsi,
kφ0(t)−φ0(0)k6kf0(y+t(x−y)) −f0(y)kkx−yk6γtkx−yk2.
On a
f(x)−f(y)−f0(y).(x−y) = φ(1) −φ(0) −φ0(0) = Z1
0
(φ0(t)−φ0(0))dt.
Finalement
kf(x)−f(y)−f0(x−y)k6Z1
0
γtkx−yk2dt 6γ
2kx−yk2.
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