Python pour les mathématiques au lycée Encadrement de racine de 2 par balayage
Encadrement de racine carrée de 2 par dichotomie Quelques copies d'écran tirées de l'activité: Défi #Cube420. Introduction Sans gaz à effet de serre (dont CO 2) notre planète serait peut-être une boule de glace: source: Introduction Sans gaz à effet de serre (dont CO 2) notre planète serait peut-être une boule de glace: source:... Petit même détourné pour l'introduction aux suites géométriques en terminale BacPro Quelques copies d'écran tirées de l'activité:
En classe de Seconde, le programme stipule que l'on doit savoir obtenir un encadrement de \(\sqrt2\) par balayage à l'aide de Python. Nous allons voir sur cette page l'idée qu'il y a derrière cette opération et le script Python. Le principe mathématique On sait que si \(0 < a < r < b\) alors \(0 < a^2 < r^2 < b^2\). On cherche deux nombres a et b tels que:$$a < \sqrt2 < b$$ donc tels que:$$a^2 < (\sqrt2)^2 < b^2. $$ De plus, on sait que $$1 < 2 < 3$$donc l'idée est de partir de \(a=\sqrt1=1\) et de lui ajouter un pas très petit, par exemple \(10^{-n}\) où n est un entier naturel, jusqu'à obtenir:$$a^2 < 2 < (a+10^{-n})^2. $$ Un exemple pas à pas Posons a = 1 et b = a + 0, 1. On calcule ensuite a ² et b ² et on regarde si a ² < 2 < b ². On a a ² = 1 et b ² = 1, 1² = 1, 21 donc 2 n'est pas compris entre a ² et b ². Dans ce cas, on pose a = b = 1, 1 puis b = a + 0, 1 = 1, 2 et on calcule: a ² = 1, 21 et b ² = 1, 44. "2" n'est pas compris entre a ² et b ² donc on continue. On pose a = b = 1, 2 et b = a + 1 = 1, 3… On résume cela dans un tableau: Valeurs de a 1 1, 1 1, 2 1, 3 1, 4 Valeurs de b 1, 1 1, 2 1, 3 1, 4 1, 5 Valeurs de a ² 1 1, 21 1, 44 1, 69 1, 96 Valeurs de b ² 1, 21 1, 44 1, 69 1, 96 2, 25 Est-ce que a ² < 2 < b ²?
La boucle while s'arrête quand ( a + \(10^{-n}\))² > 2. Dans ce cas, la fonction approximation retourne deux nombres arrondis ( round): a et ( a + \(10^{-n}\))² qui sont les deux bornes de l'encadrement. Ensuite (ligne 8), j'affecte les deux valeurs retournées par la fonction aux variables p et q, pour ensuite les afficher à la ligne 9. En lançant le programme, on obtient: 1. 41421 < racine(2) < 1. 41422 Si je veux un encadrement à \(10^{-10}\), il suffira de taper: >>> approximation(7) 1. 4142135 < racine(2) < 1. 4142136 Mais attention: à partir de n = 7, ça commence à être très long… Ce programme (comme tout programme de balayage) n'est pas du tout optimal pour les grandes valeurs de n (essayez avec n = 10… vous pourrez vous préparer un bon chocolat chaud en attendant tellement c'est long! ). N'oubliez pas que si vous rencontrez des difficultés en mathématiques, je peux vous aider par webcam! [Retourner aux ressources Python]
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2. a. Dans B3, écrire une formule qui permet, lorsqu'elle est étirée vers le bas, d'obtenir tous les nombres entre et avec un pas égal à A2. b. Dans C2, écrire une formule qui permet, lorsqu'elle est étirée vers le bas, d'obtenir les carrés de tous les nombres de la colonne B. 3. En déduire alors un encadrement à près de Donner la valeur approchée de par défaut à près. 4. Modifer la feuille de calcul pour obtenir la valeur approchée par défaut de à près.
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