Chapitre 1
Les erreurs
1 Erreur absolue et erreur relative
Soient xune valeur exacte et xune valeur approchee de x.
1.1 Erreur absolue
efinition
On appelle erreur absolue de x(sur x), la quantite E=|xx|. L’erreur absolue
sert a d´eterminer la pr´ecision de la valeur approch´ee xpar rapport a la valeur exacte x.
Exemple
Pour la valeur exacte x= 2/3, la valeur approch´ee x
1= 0.666667 est mille fois plus
pr´ecise que la valeur approch´ee x
2= 0.667 En effet, nous avons :
E1=|xx
1|=|2/30.666667|=1
3106
E2=|xx
2|=|2/30.667|=1
3103
1.2 Erreur relative
efinition
On appelle erreur relative de x, la quantite Er=|xx|
|x|=E
|x|. L’erreur relative
sert a comparer la precision de diff´erentes valeurs approch´ees x, y, ... relativement `a
diff´erentes valeurs exactes x, y, ....
1Cours MNA-BELDJELILI-2014
CHAPITRE 1. LES ERREURS
Exemple
Pour les valeurs exactes x= 2/3et y= 1/15, on consid´ere les valeurs approch´ees
respectives x= 0.67 et y= 0.07 les erreurs absolues sont :
E1=|xx|=|2/30.67|=1
3102
E2=|yy|=|1/15 0.07|=1
3102
Les erreurs relatives sont :
Er1=E1/|x|= 0.5%
Er2=E2/|y|= 0.5%
Ainsi, bier que les erreurs absolues soient ´egales, xest une approximation dix fois plus
pr´ecise pour xque ne l’est ypour y.
2 Majorants des erreurs absolue et relative
On appelle majorant de l’erreur absolue dune valeur approch´ee xtout nombre r´eel
positif 4xv´erifiant :
E=|xx|≤4xou de mani`ere ´equivalente : x− 4xxx+4x. On ´ecrit
x=x± 4x
3 Propagation des erreurs
Soient xet ydeux valeur exactes, xet ydeux approximations de xet y,4xet
4yles erreurs absolues et δx et δy les erreurs relatives.
3.1 Addition
4(x+y) = 4x+4yet δ(x+y)max(δx, δy)
3.2 Soustraction
4(xy) = 4x+4yet δ(xy)|x+y|
|xy|max(δx, δy)
3.3 Multiplication
4(xy) = x4y+y4xet δ(xy) = δx +δy
2Cours MNA-BELDJELILI-2014
CHAPITRE 1. LES ERREURS
3.4 Division
4(x/y) = x4y+y4x
(y)2et δ(x/y) = δx +δy
4 Chiffres significatifs
4.1 Repr´esentation d´ecimale des nombres approches
On sait que tout nombre r´eel positif xPeut ˆetre represent´e sous la forme d’un nombre
d´ecimal de d´eveloppement limite ou illimite :
x=am10m+am110m1+... +amn10mn+...
ou les aisont les chiffres du nombre r´eel x(les aiprennent les valeurs 0, 1, 2, ., 9), avec
am6= 0 ou mest un entier naturel appel´e rang sup´erieur du nombre r´eel x.
Exemple
Cas d’un d´evelopp`erent limite :
3125.1670 = 3.103+ 1.102+ 2.103+ 5.100+ 1.101+ 6.102+ 7.103+0.104
Cas d’un d´evelopp`erent illimit´e :
π= 3.14159265358... = 3.100+ 1.101+ 4.102+ 1.103+ 5.104+... + 5.1010 +
8.1011 +...
Dans la pratique on n’utilise, essentiellement, que des nombres approches finis (avec
d´eveloppements limites) :
xbm10m+bm110m1+... +bmn10mn
| {z }
x*
bm6= 0
- Tous les chiffres conserv´es bi(i=m, ...m n)s’appellent chiffres significatifs du
nombre approch´e x.
- Certains des bi peuvent ˆetre nuls.
- Les exemples suivants illustrent les cas o`u le z´ero n’est pas consid´er´e comme chiffre
significatif.
1. x= 3.103+0.104+4.105+0.106qui s’´ecrit en notation d´ecimale x= 0.003040
. Les z´eros soulignes ne sont pas des chiffres significatifs.
2. x= 2.108+ 0.107+ 0.106+ 1.105+ 0.104qui s’´ecrit en notation d´ecimale x=
200100000. Les z´eros soulignes ne sont pas des chiffres significatifs.
3Cours MNA-BELDJELILI-2014
CHAPITRE 1. LES ERREURS
efinition de chiffre significatif
On appelle chiffre significatif d’un nombre approch´e, tout chiffre dans sa repr´esentation
d´ecimale diff´erent du z´ero ; et un z´ero s’il se trouve entre deux chiffres significatifs, o`u
s’il constitue un chiffre conserve.
Exemple
Une approximation a 6 d´ecimales de x= 0.00301045 est :
0.003010 = x(= 3.103+ 0.104+ 1.105+ 0.106)
Ce z´ero traduit le fait que le nombre approche a conserve la d´ecimale 106: c’est un
chiffre significatif.
Etant place entre les chiffres significatifs 3et 1, zero est lui-mˆeme un chiffre significatif.
Ne sont pas significatifs car ils ne servent qu’a, indiquer les rangs des autres chiffres.
4.2 Chiffres significatifs exacts
efinition
Un chiffre significatif d’un nombre approche xest dit exact (c.s.e) si l’erreur absolue
de ce nombre ne d´epasse pas un demi unite de rang du chiffre significatif.
Ainsi :
Le neme chiffre significatif apres la virgule est exact si : 4x0.5 10n
Le neme chiffre significatif avant la virgule est exact si : 4x0.5 10n1
Exemple
Pour x= 35.97 et x= 36.00 (une approximation de x), nous avons :
4x=|xx|=|35.97 36.00|= 0.3 1010.5 101donc les chiffres significatifs
3, 6 et le premier zero apres la virgule sont exacts.
Si un chiffre significatif est exact, tous les chiffres significatif a sa gauche sont exacts.
Si un chiffre significatif nest pas exact, tous ceux a sa droite ne le sont pas.
Si l’erreur absolue ne d´epasse pas une unite de rang du chiffre significatif, on dit que
c’est une approximation au sens large ou encore que c’est une approximation a chiffres
exacts dans un sens large.
4Cours MNA-BELDJELILI-2014
CHAPITRE 1. LES ERREURS
5 Arrondissement d’un nombre
Une m´ethode habituelle pour tronquer un nombre pour ne garder qu’un nombre fini
de chiffres significatifs est l’arrondi.
5.1 R`egles d’arrondissement
Pour arrondir un nombre jusqu’`a nchiffres significatifs, il faut ´eliminer les chiffres a
droite du neme c. s. conserv´e si on se trouve apr`es la virgule, sinon on remplace par des
z´eros, puis on proc`ede de la mani`ere suivante :
1. Si le (n+ 1)eme c. s. est >5, on ajoute 1 au neme chiffre.
2. Si le (n+ 1)eme c. s. est <5, les chiffres retenus restent inchang´es.
3. Si le (n+l)eme c. s. est ´egale a 5 alors deux cas sont possibles :
Tous les chiffres rejet´es, situes apr`es le (n+ 1)eme c.s, sont des z´eros : On applique la
r`egle du chiffre pair, ie : le neme chiffre reste inchang´e s’il est pair. On lui ajoute 1 s’il
est impair.
Parmi les chiffres rejet´es, situes apr`es le (n+ 1)eme c.s, il existe au moins un qui soit
non nul : On ajoute 1 au neme chiffre.
5.2 Cons´equence
Un nombre correctement arrondi ne poss`ede que des chiffres significatifs exacts.
6 Relation entre erreur relative et c.s.e
Si un nombre approximatif poss`ede nchiffres significatifs exacts, alors son erreur
relative est <5 10n(sauf si le nombre est 1 suivi de (n1) z´eros).
Si l’erreur relative `a xest 0.5 10nalors xposs`ede au moins nchiffres significatifs
exacts.
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