\documentclass[10pt,a4paper,french]{article} \usepackage[francais]{babel} \usepackage[utf8]{inputenc} \usepackage{a4} \usepackage{amsmath} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{framed} \usepackage{dsfont} \usepackage[amsmath,thmmarks,thref,framed]{ntheorem} \usepackage[dvips]{graphics} \usepackage{epsfig} \usepackage{calc} \usepackage{tabls} \usepackage{slashbox} \usepackage{times} \usepackage{multicol} \usepackage{tabularx} \usepackage{textcomp} \usepackage{pst-all} \usepackage[a4paper]{geometry} \date{} \geometry{hmargin=1cm, tmargin=1cm,bmargin=1.5cm} \begin{document} \title{UE MESI, Master IMR 2ème année.\\ Novembre 2012 (durée 1h). J.-F. Couchot,} \maketitle \vspace{-5em} \begin{tabular}{ll} Nom:& ........................................\\ Prénom:& ........................................\\ \end{tabular} On s'intéresse à résoudre une équation de la forme $f(x)=0$ par la méthode de Müller. Dans cette méthode, on considère que l'on a le triplet de points $(x_{n-2},x_{n-1},x_{n})$. Pour calculer $x_{n+1}$, on fait comme suit: \begin{enumerate} \item \label{itm:1} on approche $f(x)$ par un polynôme $P(x)$ aux points $(x_{n-2},x_{n-1},x_{n})$, \item\label{itm:2} on résout l'équation $P(x)=0$. La racine la plus proche de $x_n$ est $x_{n+1}$; \item on recommence avec le triplet $(x_{n-1},x_{n},x_{n+1})$\ldots \end{enumerate} Vos réponses seront données directement ci-dessous. \begin{enumerate} \item En utilisant une base de Lagrange, montrer que le polynôme $P(x)$ obtenu à l'étape 1. de la première itération est défini par $$ P(x) = \dfrac{(x-x_{n-1})(x-x_{n-2})f(x_n)}{(x_n-x_{n-1})(x_n-x_{n-2})} + \dfrac{(x-x_{n})(x-x_{n-2})f(x_{n-1})}{(x_{n-1}-x_{n})(x_{n-1}-x_{n-2})} + \dfrac{(x-x_{n})(x-x_{n-1})f(x_{n-2})}{(x_{n-2}-x_{n})(x_{n-2}-x_{n-1})} $$ \vspace{4cm} \item Montrer que le polynôme de la question précédente est de degré 2. Est-ce cohérent avec le fait qu'on veuille approximer $f$ en trois points? \vspace{4cm} \item Montrer que le polynôme de la première question peut s'écrire sous la forme $P(x) = a_n x^2 + b_n x + c $ où \begin{eqnarray*} a_n & = & \dfrac{f(x_n)}{(x_n-x_{n-1})(x_n-x_{n-2})} + \dfrac{f(x_{n-1})}{(x_{n-1}-x_{n})(x_{n-1}-x_{n-2})} + \dfrac{f(x_{n-2})}{(x_{n-2}-x_{n})(x_{n-2}-x_{n-1})} \\ b_n & = &-\dfrac{f(x_n)(x_{n-1}+x_{n-2})}{(x_n-x_{n-1})(x_n-x_{n-2})} - \dfrac{f(x_{n-1})(x_{n}+x_{n-2})}{(x_{n-1}-x_{n})(x_{n-1}-x_{n-2})} - \dfrac{f(x_{n-2})(x_{n}+x_{n-1})}{(x_{n-2}-x_{n})(x_{n-2}-x_{n-1})} \\ c_n & = & \dfrac{f(x_n)x_{n-1}x_{n-2}}{(x_n-x_{n-1})(x_n-x_{n-2})} + \dfrac{f(x_{n-1})x_{n}x_{n-2}}{(x_{n-1}-x_{n})(x_{n-1}-x_{n-2})} + \dfrac{f(x_{n-2})x_{n}x_{n-1}}{(x_{n-2}-x_{n})(x_{n-2}-x_{n-1})} \end{eqnarray*} \vspace{8cm} \item Exprimer les deux racines $x'_{n}$ et $x''_{n}$ du polynôme précédent en fonctions de $a_n$, $b_n$ et $c_n$ lorsqu'on itère dans les réels. \vspace{3cm} \item Comment est alors défini $x_{n+1}$? \vspace{3cm} \item On pourrait montrer que l'ordre de la convergence est 1,84. Comparer cette vitesse de convergence avec celle de Newton et celle de Lagrange. \vspace{3cm} \item Donner le code Python de la fonction $\verb+[n,X] = iteration_muller(x+_{\verb+0+},\verb+x+_{\verb+1+},\verb+x+_{\verb+2+}\verb+,m,epsilon,f)+$ où \begin{itemize} \item $\verb+x+_{\verb+0+}$, $\verb+x+_{\verb+1+}$ et $\verb+x+_{\verb+2+}$ sont les trois premières valeurs des itérés, \verb+m+ est le nombre maximal d'itérations, \texttt{epsilon} est la précision souhaitée et \verb+f+ la fonction à itérer; \item \verb+n+ est le nombre d'itérations réalisées pour que \verb+f(+$\verb+x+_{\verb+n+}$\verb+)+=0 ou que $|\verb+x+_{\verb+n+}- \verb+x+_{\verb+n-1+}| \leq \verb+epsilon+$, \verb+n+ étant inférieur à \verb+m+ et \verb+X+ est le vecteur contenant les valeurs $\verb+x+_{\verb+0+},\ldots,\verb+x+_{\verb+n+}$. \end{itemize} \end{enumerate} \end{document}