Evaluation numérique de la dérivée d'une fonction

Méthode d'ordre 1

La façon la plus simple d'estimer la dérivée d'une fonction f continue, est d'utiliser la définition mathématique de celle-ci:

displaymath20

Graphiquement, on a l'interprétation usuelle de cette expression:

dérivée

Pour obtenir l'erreur commise sur l'estimation, on peut faire un développement de f(x+h):

displaymath24

Ainsi, on a

displaymath26

et l'erreur est d'ordre de h.

Cela pourrait paraître suffisant : il suffit de prendre h le plus petit possible. Mais numériquement, cela pose un problème: il faut calculer le rapport de deux nombres "petits" et les erreurs commises sont alors trop grandes. Cette méthode doit être évitée

Méthode d'ordre 2

Une méthode plus astucieuse est de "symétriser" l'expression de la dérivée. Graphiquement, cela revient à ne pas utiliser la valeur de f en x mais en deux points de part et d'autre (x-h et x+h).

dérivée 2

On voit alors que l'estimation est plus "proche" de la pente réelle en x.

La dérivée s'exprime sous la forme

displaymath42

En développant f(x+h) et f(x-h), et en prenant la différence, le terme d'ordre h^2 disparaît:

displaymath50

et

displaymath52

et l'erreur est d'ordre h^2, ce qui est bien meilleur pour peu de frais. Il faut donc sytématiquement utiliser une méthode symétrique.

Auteur(s) : Anciens, A. Daerr. Dernière modification : Tue Nov 21 02:28:18 2006. [valid. XHTML]