L’Ouvert. N° 77. p. 23-32. Petites perturbations et grandes erreurs.
English Title : Little deviations and big errors.
Un fac-similé numérique est en téléchargement sur le site Bibliothèque numérique des IREM et de l’APMEP Télécharger
Auteurs : Akesbi Samir ; Lefort Jean
Résumé
Cet article rend compte de la conférence prononcée par Samir Akesbi, le 23 février 1994, à l’UHA de Mulhouse, dont le titre était « Grandes erreurs dues à des petites perturbations en calcul sur machine ».
Dans l’introduction, l’auteur présente le sujet ainsi : « Calculer est une part non négligeable de l’activité mathématique. L’usage systématique de puissantes machines a rejeté dans l’ombre les problèmes de fiabilité des calculs. Ne suffit-il pas de travailler avec beaucoup de chiffres significatifs pour être sûr du résultat sans avoir à se préoccuper de la précision ou à se lancer dans un calcul d’erreurs toujours fastidieux ?
En fait les logiciels actuels ne font que reculer les difficultés et s’ils permettent de résoudre sans fautes un système de quelques équations à quelques inconnues (en général), les problèmes ressurgissent devant un système de quelques milliers d’équations avec autant d’inconnues (et ces problèmes ne sont as rares dans l’industrie).
Par ailleurs, des problèmes courants sont fournis avec des données mesurées, c’est à dire entachées d’une erreur de mesure. Comment se propage jusqu’au résultat une légère perturbation de données ? Le résultat reste-t-il fiable, et avec quelle précision ?
Enfin de nombreuses méthodes mathématiques ne sont elles-mêmes que des méthodes approchées : calcul d’intégrales définies, tabulation de fonctions, résolutions d’équations différentielles… On y discrétise un problème continu et l’on se rend vite compte qu’il ne sert à rien de prendre le pas de discrétisation trop petit et qu’il y a un optimum, fonction de la méthode utilisée et des erreurs d’arrondis dont on ne peut s’affranchir ».
L’auteur propose une classification. Il distingue deux types de conditionnement : ceux liés au problème proposé, ceux liés à la machine utilisée. Il choisit, dans cet article de ne faire qu’une brève allusion aux questions d’algorithmes pour insister sur les problèmes mal conditionnés. Sur quelques exemples il montre des problèmes de conditionnement des systèmes linéaires et des méthodes de calcul des valeurs d’une fonction, avec les problèmes d’arrondis.
Il donne ensuite un exemple de l’importance » pratique » de l’évaluation des erreurs dans un calcul approché : le lancement de la navette spatiale américaine, en 1981, avec deux ans de retard sur le projet initial, dû au fait que le flux thermique est régi par des équations aux dérivées partielles qu’on ne sait résoudre que par des méthodes numériques, ce qui a entraîné des échecs lors des premiers essais.
Notes
Article de L’Ouvert n°77.
L’Ouvert est le journal de la Régionale de l’Association des Professeurs de Mathématiques de l’Enseignement Public (APMEP) d’Alsace et de l’IREM de Strasbourg. Lien entre l’enseignement secondaire des Mathématiques et l’Université, L’Ouvert propose à ses lecteurs : des articles sur les recherches récentes ; des textes sur l’histoire des mathématiques ; des synthèses sur les questions didactiques ; des comptes rendus d’activités et d’expérimentations avec les élèves ; des problèmes pour stimuler le plaisir de chercher ; des informations sur l’enseignement des mathématiques en Europe ; des nouvelles des groupes de l’IREM et le point sur leurs recherches.
L’Ouvert a cessé de paraître en 2010 avec le n° 118. Tous les articles de L’Ouvert sont disponibles sur le site de l’IREM de Strasbourg.
Données de publication
Éditeur IREM de Strasbourg Strasbourg , 1994 Format A4, p. 23-32
ISSN 0290-0068
Public visé enseignant
Type article de périodique ou revue Langue français Support papier
Classification