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Problème — Napier, d'une suite géométrique à une fonction

Application directe du cours · niveau 3 (difficile) · mathématiques complémentaires (terminale), chapitre 13 — Thème 3 — Approche historique de la fonction logarithme

Énoncé

Problème — Napier, d'une suite géométrique à une fonction.

Pour construire sa table, Napier ne fait pas bouger un point : il calcule, de proche en proche, les positions d'un point qui ralentit. On note la distance qui lui reste à parcourir après étapes, et l'on pose

Le logarithme de Napier de est, par construction, le numéro d'étape .

Corrigé

C'est une suite géométrique de premier terme et de raison , donc . Comme , la suite est strictement décroissante et tend vers (chapitre 1) : le point n'atteint jamais le but, mais s'en approche autant qu'on veut.

Autrement dit : pour multiplier deux nombres de la table, on additionne leurs numéros de ligne, et l'on trouve à la ligne obtenue le produit divisé par . C'est la version discrète de la règle établie plus haut pour le logarithme de Napier, et le facteur y apparaît naturellement : il vient du fait que la table part de et non de .

Numériquement , d'où

Il faut donc étapes. Or : les deux nombres coïncident sur huit chiffres. La table discrète de Napier et la fonction du cours donnent la même chose.

On reconnaît , donc . Le nombre était donc déjà dans la table de Napier, plus d'un siècle avant qu'Euler ne lui donne son nom — caché à la dix-millionième ligne.

Comme , on obtient

qui est exactement la formule admise dans le cours. L'écart relatif est de : invisible sur les sept chiffres d'une table.

iRemarque

Toute la subtilité de la construction tient dans le choix de la raison , si proche de que la suite géométrique semble arithmétique : de deux lignes consécutives on peut interpoler linéairement sans erreur sensible. C'est ce qui rend la table utilisable, et c'est ce qui a coûté vingt ans de calculs.

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