A propos de l'intégration de Gauss

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Anonyme

a propos de l'intégration de Gauss

par Anonyme » 09 Avr 2012, 10:02

salut tous,

j'ai un peu près compris la méthode d'intégration de Gauss Legendre mais j'ai encore quelques questions :

I) première question
Donc si j'ai bien compris, voici trois polynômes que je peux intégrer exactement de la même façon en ayant une solution exacte :
I-1)
I-2)
I-3)
Il suffit que je choisisse un nombre de points suffisants pour traiter le premier cas et ensuite je peux garder ces mêmes points pour traiter le cas 2°) et le 3°) et j'aurais encore quelque chose d'exact ! C'est super ça ?!

II) deuxième question
Par contre je n'ai pas trop saisi un truc :
- Si je veux intégrer exactement le polynôme I-1) qui est du troisième degré il me faut 2 points
- Mais si au lieu d'en prendre 2 j'en prends 3 ou 4 ou + j'aurai qu'en même toujours quelque chose d'exact ??? Ça veut donc dire que les autres points que je vais choisir ("ceux en trop") vont avoir des contributions qui vont s'annuler mutuellement ?

III) troisième question
Si j'ai bien compris il y a deux solutions pour déterminer les racines des polynômes de Legendre :
- Soit on les prend dans une table car des personnes ont déjà déterminé les racines des premiers polynômes
- Soit on résout un système d'équations non linéaires de manière numérique afin de les déterminer quelque soit le degré que l'on souhaite.

C'est bien ça ?



Maxmau
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Enregistré le: 19 Mar 2008, 10:11

par Maxmau » 09 Avr 2012, 14:33

21did21 a écrit:salut tous,

j'ai un peu près compris la méthode d'intégration de Gauss Legendre mais j'ai encore quelques questions :

I) première question
Donc si j'ai bien compris, voici trois polynômes que je peux intégrer exactement de la même façon en ayant une solution exacte :
I-1)
I-2)
I-3)
Il suffit que je choisisse un nombre de points suffisants pour traiter le premier cas et ensuite je peux garder ces mêmes points pour traiter le cas 2°) et le 3°) et j'aurais encore quelque chose d'exact ! C'est super ça ?!

II) deuxième question
Par contre je n'ai pas trop saisi un truc :
- Si je veux intégrer exactement le polynôme I-1) qui est du troisième degré il me faut 2 points
- Mais si au lieu d'en prendre 2 j'en prends 3 ou 4 ou + j'aurai qu'en même toujours quelque chose d'exact ??? Ça veut donc dire que les autres points que je vais choisir ("ceux en trop") vont avoir des contributions qui vont s'annuler mutuellement ?

III) troisième question
Si j'ai bien compris il y a deux solutions pour déterminer les racines des polynômes de Legendre :
- Soit on les prend dans une table car des personnes ont déjà déterminé les racines des premiers polynômes
- Soit on résout un système d'équations non linéaires de manière numérique afin de les déterminer quelque soit le degré que l'on souhaite.

C'est bien ça ?


bonjour

La formule d’intégration approchée utilisant n points est exacte pour tous les polynômes de degré inférieur ou égal à 2n-1
Donc tes 2 points pour traiter I-1 sont réutilisables pour I-2 et I-3
Une autre conséquence est que si la formule est exacte pour n points elle sera aussi exacte en utilisant plus de n points mais les calculs seront plus pénibles

Le polynôme de Legendre de degré n relatif à [-1,1] est, à un coeff multiplicatif près, la dérivée nième de
(X²-1)^n
il y a aussi une formule de récurrence permettant de calculer un polynôme à partir des 2 précédents
mais après ça il faut calculer les racines (tables ou méthodes numériques) c'est pourquoi on n'utilise qu'un nombre limité de points

Anonyme

par Anonyme » 10 Avr 2012, 11:26

merci beaucoup pour ta réponse !!

=> connais tu la methode numerique (générale) pour déterminer les racines des polynomes de Legendre en fonction du nombre de points d'intégration choisi ?

=> connais tu aussi une methode numérique pour trouver les points associés ? (j'ai cru comprendre qu'il fallait résoudre un systeme avec pour second membre [2 0 0 0 ...] et en matrice une matrice qui comporte les racines mais par contre je n'ai pas compris (surtout le 2) car il n'y avait pas de details.

si oui, peux tu me les expliquer ?

Maxmau
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par Maxmau » 10 Avr 2012, 17:12

21did21 a écrit:merci beaucoup pour ta réponse !!

=> connais tu la methode numerique (générale) pour déterminer les racines des polynomes de Legendre en fonction du nombre de points d'intégration choisi ?

=> connais tu aussi une methode numérique pour trouver les points associés ? (j'ai cru comprendre qu'il fallait résoudre un systeme avec pour second membre [2 0 0 0 ...] et en matrice une matrice qui comporte les racines mais par contre je n'ai pas compris (surtout le 2) car il n'y avait pas de details.

si oui, peux tu me les expliquer ?


Je ne comprends pas bien ce qui te préoccupe et le je ne sais pas comment on t’a présenté tout ça. Aussi je résume un petit peu et je fais qq remarques en espérant que cela te rendra service.

I(f) intégrale de la fonction f sur (a,b)
x0, x1 , ………., xn : (n+1) points de (a,b)
Pf le polynôme de degré inférieur ou égal à n qui interpole f aux points xi
On approche I(f) par I(Pf)
I(Pf) = f(x0)A0 + f(x1)A1 + ………..+ f(xn)An
Où Ai = I(Li) , L0,L1,….,Ln étant les (n+1) polynômes de Lagrange associés aux points xi. Les Ai ne dépendent pas de f mais seulement des xi.
On a: (A) I(f) = f(x0)A0 + f(x1)A1 + ………..+ f(xn)An +E , E étant l’erreur commise lorsqu’on approxime
I(f) par I(Pf). La formule est exacte (E=0) pour f polynôme de degré <= n , cela quel que soit le choix des xi.

Cas particulier a= -1 , b = 1
On améliore la méthode précédente en utilisant les polynômes de Legendre associés à (-1,1) qu’on connait bien et qui permettent un choix judicieux des xi
On montre que si on choisit comme xi les (n+1) racines du polynôme de Legendre de degré (n+1) relatif à (-1,1), la formule (A) ci-dessus est exacte pour tout polynôme de degré inférieur ou égal à 2n+1 (on comprend bien que plus large est la classe des polynômes sur laquelle la formule est exacte, meilleure est la méthode d’approximation)

Si on veut appliquer cette dernière méthode sur un intervalle quelconque (a,b) on se ramène sur l’intervalle (-1,1) par une application affine transformant -1 et 1 en a et b. (ou alors en ramenant les points de Legendre de (-1,1) sur (a,b) en utilisant l’application affine précédente). Cela a peut être un rapport avec ta deuxième question.

Remarque1: dans les méthodes précédentes, on n’utilisera pas beaucoup de points xi car le calcul des Ai et des points de Legendre serait trop pénible. On préfère les méthodes composites: On partage l’intervalle d’intégration en plusieurs petits intervalles et on applique la méthode sur chacun de ces petits intervalles.

Remarque2: pour calculer les racines d’un polynômes il existe des méthodes générales. Je ne connais pas de méthode spécifique aux polynômes de Legendre.

 

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