Peux-tu préciser ta question, car il n'est pas question pour moi de me cogner tout ton DM ! lol
A défaut de faire ton DM, je peux te donner un petit panoramique sur les méthodes des rectangles, des trapèzes et de simpson, en dégageant ce qu'elles ont de commun :
A chaque fois on fait un découpage en tranches, et on approxime la fonction à intégrer f sur une tranche :
- Dans le cas de la méthode des rectangles, on approxime l'aire à calculer par un rectangle, ou en d'autre termes on remplace l'intégrale de f entre a_k et a_(k+1) par l'intégrale d'une fonction g constante entre ces deux points : entre a_k et a_(k+1) on a g(x)=f(a_k) (pour la méthode des rectangles 'à gauche'). On approxime alors alors l'intégrale de f par celle de g avec:
- Dans la méthode des trapèzes, on remplace l'aire à calculer par celle d'un trapèze dont les quatres sommets sont les points de coordonnées (a_k,0) ; (a_(k+1)),0) ; (a_(k+1),f(a_(k+1)) et (a_k,f(a_k). En d'autres termes on remplace l'intégrale de f entre a_k et a_(k+1) par l'intégrale d'une fonction g dont la courbe représentative est le segment de droite qui joint les point de coordonnées (a_k,f(a_k) et (a_(k+1),f(a_(k+1)).
Le point interessant est qu'il n'est point besoin de connaitre g pour pouvoir calculer son intégrale ; en soit on a
mais peu importe, on sait (au moins pour des raisons géométriques, mais on peut le retrouver par le calcul) que
- Dans la méthode de Simpson, on reprend les mêmes idées mais en augmentant le degré :
on peut voir les choses ainsi
Pour les rectancles, on a approché par une fonction constante, donc par un polynôme de degré 0, qui coincidait avec f au point a_k.
Pour les trapèzes, on a approché par une fonction affine, donc par un polynôme de degré inférieur ou égal à 1, qui coincidait avec f aux points a_k et a_(k+1).
Pour Simpson on va approcher par un polynôme de degré inférieur ou égal à 2. En d'autres termes on considère une fonction g polynôme de degré inférieur ou égal à 2 telle que g et f coincident aux trois points a_k, a_(k+1) et au point milieu
. Il est bien sûr possible de déterminer une telle fonction (un trinôme : trois coefficients à trouver, et on a trois conditions), mais on ne va pas le faire, car comme pour les deux méthodes précédentes il est possible d'avoir l'intégrale de g sans la connaitre explicitement. On a recours pour cela à la formule dite des trois niveaux : si h est une fonction polynôme de degré au plus 2 on a alors
(formule qui peut se vérifier par le calcul). Pour le cas qui nous intéresse, ça nous donne la formule de calcul suivante :
, ceci car f et g coincident aux points considérés.
Voilà, ceci ne résoudra sans doute pas ton DM (mais ce n'est pas le but que je le fasse à ta place) mais devrait je l'espère t'aider à y voir un peu plus clair et à ne pas le faire 'en aveugle'.
Cordialement.
Serge