Approcher l'aire sous une courbe par la méthode des rectangles
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Énoncé
f est définie sur [0;1] par f(x)=x2. On note P sa représentation graphique. D est l'aire du domaine hachuré en rouge.
On subdivise l'intervalle [0;1] en n intervalles de la forme [nk;nk+1],
où n et k sont des entiers tels que 1⩽n⩽20 et 0⩽k⩽n−1.
On note Ak l'aire de chaque rectangle bleu de la figure. P coupe chaque rectangle au milieu de la largeur. On note I=A0+A1+…+An−1.
La méthode des rectangles montre que I est une valeur approchée de D.
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Question préliminaire
En utilisant le graphique, exprimer Ak en fonction de k.
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Objectif
On souhaite approcher D en calculant I à l'aide d'une des trois méthodes.
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Méthode 1
GeoGebra
Avec GeoGebra, tracer la courbe P en utilisant la
saisie : f(x)=Si(0<x<1,x ^ 2).
1.a. Faire une construction pour n=3.
b. Déterminer une valeur approchée de D.
2. On souhaite désormais obtenir un encadrement plus précis de D en faisant varier la valeur de n. a. Créer un curseur n variant de 0 à 20 avec un pas de 1. b. Définir le nombre I par : I=SommeRectangles(x^2,0,1,n,1/2).
c. En déduire une valeur approchée de D pour n=20.
GeoGebra
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Méthode 2
Python
n est un entier naturel non nul. On considère l'algorithme suivant :
Fonction Aire(n) : I ←n1×(2n1)2 Pour k allant de ... aˋ ... I←...Fin PourRetourner IFin Fonction
1. Exprimer A0 en fonction de n.
2. Expliquer la ligne 2 de cet algorithme.
3. Compléter cet algorithme afin d'obtenir I pour un entier naturel n donné.
4. Programmer et tester cet algorithme avec Python et en déduire une valeur approchée de D pour n=20.
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Méthode 3
Tableur
Ouvrir une feuille de calcul et recopier la feuille suivante.
1.a. Calculer A0 pour n=6.
b. Comment calculer la valeur obtenue en B4.
c. Quelle formule faut-il écrire en B5 pour obtenir A1?
d. Jusqu'à quelle ligne doit-on étirer la formule pour obtenir toutes les valeurs de Ak pour n=6?
Aide : On pensera à utiliser les symboles $ si nécessaire.
2.a. En C5, on a saisi =C4+B5. Expliquer la formule.
b. En déduire une valeur approchée de D.
3. Modifier la feuille de calcul pour obtenir une valeur approchée de D pour n=20.
GeoGebra
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