leçon 81 capes de maths

Bonjour.

Je cherche à rédiger l'exposé 81 du CAPES : exemples de résolution d'une solution d'une équation différentielle par la méthode d'Euler.

Pourriez vous m'aider?
Merci d'avance.

Réponses

  • Si cela peut vous aider, vous pouvez parcourir le sujet de concours PLP interne

    http://mathsplp.creteil.iufm.fr/ht_works/analyse/anal0205/anal0205.htm

    qui aborde le sujet à un niveau très modeste, orienté pédagogie.

    C'est tout ce que j'ai en stock.

    B.B.
  • Je pense qu'il faut au cours de cette leçon supposer connue la méthode d'Euler.
    Puiser quelques exemples (deux ou trois maximums) issue de la physique (chute d'une bille dans un liquide, circuit électrique), de la biologie ou de l'économie (il faut un peu fouiller sur internet ou dans les livres). Les exemples ne doivent pas être choisis arbitrairement. Je pense un premier exemple où l'on connaît une solution analytique serait bien pour illustrer briévement la méthode. Un second exemple où une solution analytique n'est pas connue, permettrait d'étudier la convergence de la méthode en fonction du pas choisie. C'est à dire estimer l'erreur. Ce point est très important car dans un cas réel comment savoir si la solution issue de la méthode d'Euler est proche ou non de la vraie solution.
    Un troisième exemple intéressant car différent par nature des deux premiers est la preuve de l'existence de la fonction exponentielle (comme solution de y'=y) par la méthode d'euler. Si ma mémoire est bonne cela est traité dans le site Mégamaths :
    http://perso.orange.fr/megamaths/
    Bien-sûr au moins l'un des deux premiers exemples doit être illustré à l'aide de la calculatrice. Il s'agit de savoir programmer et visualiser une suite récurrente. Pas de quoi s'inquiéter à ce sujet...

    Bon courage.
  • Merci pour vos réponse. J'ai un petit souci d'Internet, donc je n'ai pas pu répondre avant. Après avoir lu vos réponses, je me suis rendue compte que mon plan correspondait à peu près à ce que vous disiez:

    Partie 1 : J'ai supposée connu la fonction exponentielle et j'ai illustré la méthode d'Euler avec une équa diff (désintégration des noyaux radioactifs) qui avait pour solution une exponentielle.

    Partie 2 : Chute d'une bille sans vitesse initiale, ce qui donne une équa diff non linéaire, ce qu'ils ne savent pas résoudre au lycée. On pouvait donc trouver des approximations numériques de cette solution ainsi qu'un graphique qui nous permet de trouver la vitesse limite atteinte par la bille. Vérification par le calcul, ce qui permet de voir qu'on a une petite erreur.

    Tout ça agrémenté de calcilatrice. Je passe mercredi, je vous dirais comment ça s'est passé et les commentatires de mes profs.

    Merci encore de votre aide précieuse!!
  • Alors thecrazy? comment ça s'est passé? cette leçon m'interesse!

    Bidou
  • y'a ça aussi ...
  • Faire le lien avec la recherche de primitive avant de commencer à parler de fonction exponentielle.
  • Bonjour à tous.
    Je suis donc passée mercredi dernier sur cette leçon et ça s'est plutôt bien passé.
    J'ai utilisé le plan énoncé plus haut, avec une troisième partie sur les erreurs, où j'ai mis une équation dont on ne pouvais pas trouver une approche par la méthode d'Euler. J'ai eu quelques problèmes avec la calculatrice mais parce que ce n'était pas la mienne (on est obligé d'utiliser la rétroprojetable de la prépa capes). Dans la première partie, quand j'ai comparé la vrai solution en exponentielle et ce que je trouvais numériquement, les profs ont apprécié que les deux courbes soient tracées sur le même écran.

    J'ai pourtant commis une grave erreur : je n'avais pas bien compris comment la méthode marchait graphiquement. En fait, lorsqu'on connait la condition initiale ($t_0$,$y_0$) on trace la tangente à la courbe et on obtient le nouveau point ($t_1$,$y_1$). Pb: comment tracer la tangente à la courbe en $t_1$ sachant qu'on est pas censé connaitre la fonction? en fait on résoud l'équa diff initiale en remplaçant la condition initiale ($t_0$,$y_0$) par ($t_1$,$y_1$).
    on obtient une nouvelle courbe et on sait tracer la tangente en les conditions initiales.

    Je ne sais pas si c'est très clair, mais sans dessin, ce n'est pas évident. Dès que j'aurais un peu plus de temps, j'essaie de mettre un dessin en ligne.

    Autre remarque d'un de mes profs : il peut être intéressant de tenter de tracer une courbe représentant l'erreur en fonction du pas. Ceci permet de voir que lorsque le pas est trop petit, l'erreur est grande, et de même lorsque le pas est trop grand.

    Pareil, dès que j'ai réussi (et surtout une fois que toutes mes leçons de géométries seront prêtes!!!!), je le mets sur le forum!

    Voilà, je crois que j'ai tout dit.
    Il faut surtout bien insister sur le pas et l'erreur et bien dire qu'un pas de 0,1 qui peut déjà paraître petit, peut en fait être trop grand et donner une erreur importante.

    Si vous avez d'autres questions, ou si j'ai oublié des choses, n'hésitez pas!!

    Merci encore pour votre aide!
  • Bonjour a tous !
    En fait j'aimerai avoir des infos sur tes applications en physique.. il se trouve que ca fait très longtemps que j'ai arrété cette matiere et que je n'ai pas de référence pour trouver des équations qui marchent bien... En as tu ???

    Merci
  • Oui.
    J'avais la désintégration des noyaux radioactifs, ce qui donne une solution exp(-k*x) et la chute libre d'une bille. Pour la première, dans le Terracher de Term S, pour le second, dans tout bon livre de physique de première ou term.

    j'essaie de scanner ma leçon pour la mettre sur le site...
  • oups...mon ami est parti avec le scanner. Ca devra attendre la semaine prochaine...désolé.
  • Mais si tu peux préciser tes questions dajety, je pourrais peut-être t'aider...
  • Salut
    Pour la chute libre d'une bille, je ne vois pas trop pourquoi faire intervenir la méthode d'Euler...
    En effet, considères-tu qu'il y a un frottement ? Sinon on obtient juste une équation
    mg=a, qui s'intègre facilement sans calcul très complexe...
    Quels sont les forces qui interviennent ? Et ensuite, une fois que tu as l'équation différentielle, on applique juste comme ça la méthode d'Euler ???

    [Euler mérite bien une majuscule ;) AD]
  • Exact pour la majuscule à Euler, et exact pour la force de frottement. J'ai utilisé la chute libre pour illustrer le fonctionnement graphique de la méthode d'Euler. En effet, en terminale, ce qu'utilisent surtout les élèves, c'est la courbe de la vitesse pour déterminer la vitesse limite atteinte par la bille.Cela me permettait d'illustrer après l'avoir bien expliquée la méthode graphique avec les tangentes. (voir correction dans un message plus haut). D'autre part, cela me permettait aussi de revenir sur l'erreur provoquée en utilisant la méthode d'Euler, puisqu'il fallait un pas vraiment très petit pour avoir une valeur proche de la vraie valeur limite, et j'enchainais ainsi sur le fait que si le pas était trop petit, on avait quand même une erreur.

    La chute libre n'était en fait là que pour donner un exemple avec une équation diff que l'on ne sait pas résoudre au lycée. (puisque j'ai placé ma leçon au niveau term).

    Je ne sais pas si j'ai été très claire... N'hésitez pas à me le dire!!!(:P)
  • Bonsoir,

    juste une petite question sur cette leçon:
    comment étudie-t-on la convergence de la méthode d'Euler??
    c'est tout simplement en estimant l'erreur: yi - y(xi)? et en constatant que
    max{(yi-y(xi)),ientre 0et n} tend cers 0 quand le pas h tend vers 0,alors la méthode converge, c'est bien cela??
    merci beaucoup d'avance.;)
  • Euh,

    thecrazy tu disais la semaine dernière oups...mon ami est parti avec le scanner. Ca devra attendre la semaine prochaine...désolé.

    Serait-il possible que tu la mettes en ligne maintenant?

    j'ai conscience que tu peux te demander pourquoi tu devrais faire ça... mais comme tu l'as proposé... et dis toi que tu gagnerais déjà mon estime :)

    Merci d'avance,

    Bidou
  • Je veux bien Bidou, mais dis-moi comment sans scanner... Si tu me trouve une solution, pas de problème! 8-)
    Pour la convergence, comme je l'ai dit plus tôt, je suis restée au niveau lycée, donc je n'en ai pas parlé explicitement, je l'ai juste montré sur les exemples et ça ne m'a pas été reproché. Peut-être qu'on peut en parler, peut être en faisant une courbe représentant l'erreur en fonction du pas. Mais je voulais vraiment rester assez simple.
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