Adloun

mathématiques complémentaires (terminale) · Chapitre 7 · Exercice de TD

Calculer avec des rectangles

Intégration · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Calculer avec des rectangles.

Le chapitre 3 a défini le logarithme népérien. On peut aussi le fabriquer par une aire : on admet que

  • Vérifier cette égalité à l'aide du théorème de calcul par primitives.
  • Encadrer par la méthode des rectangles avec , à la main.
  • Écrire le programme Python et observer , , .
  • Comment obtenir une bien meilleure valeur sans augmenter ?

Corrigé

  • Vérification. Sur , la fonction est continue et , donc en est une primitive :

  • Rectangles, . La largeur est et les bords sont ; ; ; ; . La fonction est décroissante, donc les rectangles de gauche sont au-dessus et ceux de droite en dessous :

Donc .

  • Programme.

from math import log

def rectangles(f, a, b, n, cote):
    h = (b - a) / n
    s = 0
    for k in range(n):
        x = a + k * h if cote == "gauche" else a + (k + 1) * h
        s = s + f(x)
    return h * s

g = lambda x: 1 / x
for n in [4, 10, 100, 1000]:
    haut = rectangles(g, 1, 2, n, "gauche")   # g decroissante : gauche = au-dessus
    bas = rectangles(g, 1, 2, n, "droite")
    print(n, round(bas, 6), round(haut, 6))
print("ln 2 =", round(log(2), 6))

```text

4 0.634524 0.759524 10 0.668771 0.718771 100 0.690653 0.695653 1000 0.692897 0.693397 ln 2 = 0.693147 ```

  • Amélioration gratuite. Il suffit de prendre le milieu de l'encadrement, ce qui revient à la méthode des trapèzes. Pour :

soit six décimales justes au lieu de deux, sans un seul calcul supplémentaire de .

L'écart entre les deux sommes vaut ici exactement : on lit directement combien de tranches il faut pour une précision donnée.

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