Institut National de Recherche Pédagogique
Département Technologies nouvelles et éducation
Activités scientifiques avec l'ordinateur en sciences physiques (accueil)

Modéliser à partir de données expérimentales
Niveau Terminale S
Introduction
Optimisation de modèles
Equations différentielles

Modéliser à partir de données expérimentales

Introduction en mathématiques des équations différentielles
Mnuequ2g.gif (378 octets)
Réponse d'un circuit R,L à un échelon de tension
Cours : étude des oscillations libres (circuit RLC)
Etude des oscillations libres amorties
Modélisation des oscillateurs


Informations pédagogiques

Fiche TP élève


RÉSOLUTION NUMÉRIQUE D'UNE ÉQUATION DIFFÉRENTIELLE
MÉTHODE D'EULER POUR UNE ÉQUATION DU 1ER ORDRE
y’(t) = ay(t)+b

Retour au sommaire  Principe

Le symbole y désigne une fonction inconnue de t que l'on ne cherche pas à déterminer. La résolution numérique de l'équation y'(t) = a.y(t) + b consiste à calculer pas à pas un ensemble de valeurs numériques de y, à des dates successives prises à intervalles réguliers à partir de l'instant t0. On suppose connue à cet instant t0 la valeur initiale y0 de y, condition initiale indispensable pour pouvoir démarrer le calcul.

On a t1 = t0 + dt, t2 = tdt, etc... jusqu'à tn = tn-1 dt

Retour au sommaire  Rappel : approximation affine d'une fonction

Si f est une fonction dérivable en x0 alors pour h suffisamment petit :

f(x0 + h) = f(x0) + f '(x0)*h + h*e (h)

h*e (h) étant négligeable devant les deux autres termes on peut prendre comme approximation pour f(x0 + h) : f(x0 + h) »  f(x0) + f '(x0)*h

On applique ce résultat à la fonction y de t entre deux instants ti et ti+1 = ti + dt, ce qui donne :

yi+1 = yi + y'i*dt

Edif2el1.gif (1141 octets)

Retour au sommaire  Méthode

Pour obtenir les valeurs successives y1, y2,..., yn, les calculs s'enchaînent de la manière suivante :

  • conditions initiales : à t0 correspond y0 et on a choisi dt fixe et petit.
  • on calcule y'0 en utilisant l'équation différentielle : y'0 = ay0 + b.
  • on calcule y1 en utilisant l'approximation affine  : y1 = y0 + y'0*dt.
  • on calcule y'1 en utilisant l'équation différentielle : y'1 = ay1 + b.
  • on calcule y2 = y1 + y'1*dt.
  • on calcule y'2 = ay2 + b
  • on calcule y3.....
  • ...
  • on calcule y'i = ayi + b
  • on calcule yi+1 = yi + y'i*dt
  • ...
  • on s'arrête à yn = yn-1 + y'n-1*dt

 

L' ensemble des points Ai(ti,yi) appartient à une courbe représentant la fonction y(t) (avec une bonne approximation si dt est petit

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INRP-TECNE
Unité Informatique et enseignement
11/05/2000