Différences divisées

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En mathématiques, les différences divisées correspondent à une discrétisation des dérivées successives d'une fonction. Ce sont des quantités définies et calculées de manière récursive en généralisant la formule du taux d'accroissement. Elles sont utilisées en particulier en interpolation newtonienne.

Définition[modifier | modifier le code]

Étant donné n points

(x_0, y_0),\ldots,(x_{n-1}, y_{n-1})

les différences divisées sont définies de la manière suivante

[y_{\nu}] = y_{\nu} \qquad \mbox{ , } \nu = 0,\ldots,n-1
[y_{\nu},\ldots,y_{\nu+j}] = \frac{[y_{\nu+1},\ldots y_{\nu+j}] - [y_{\nu},\ldots y_{\nu+j-1}]}{x_{\nu+j}-x_{\nu}} \qquad \mbox{ , } \nu = 0,\ldots,n-j,j=1,\ldots,n-1

Notes[modifier | modifier le code]

Si les points sont donnés à l'aide d'une fonction f(x)

(x_0, f(x_0)),\ldots,(x_{n-1}, f(x_{n-1}))

que l'on écrit généralement

f[x_{\nu}] = f(x_{\nu}) \qquad \mbox{ , } \nu = 0,\ldots,n-1
f[x_{\nu},\ldots,x_{\nu+j}] = \frac{f[x_{\nu+1},\ldots x_{\nu+j}] - f[x_{\nu},\ldots x_{\nu+j-1}]}{x_{\nu+j}-x_{\nu}} \qquad \mbox{ , } \nu = 0,\ldots,n-j,j=1,\ldots,n-1

Exemple[modifier | modifier le code]

Les premières itérations donnent :

Ordre 0 :[y_0] = y_0
Ordre 1 :[y_0,y_1] = \frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}
Ordre 2 :[y_0,y_1,y_2] = \frac{\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}-\frac{y_1-y_0}{x_1-x_0}}{x_2-x_0}

Pour expliciter le processus récursif, les différences divisées peuvent être calculées en les disposant de la manière suivante dans un tableau:


\begin{matrix}
x_0 & y_0 = [y_0] &           &               & \\
        &       & [y_0,y_1] &               & \\
x_1 & y_1 = [y_1] &           & [y_0,y_1,y_2] & \\
        &       & [y_1,y_2] &               & [y_0,y_1,y_2,y_3]\\
x_2 & y_2 = [y_2] &           & [y_1,y_2,y_3] & \\
        &       & [y_2,y_3] &               & \\
x_3 & y_3 = [y_3] &           &               & \\
\end{matrix}

Application[modifier | modifier le code]

La méthode des différences divisées est utilisée dans le calcul des coefficients dans une interpolation newtonienne (méthode particulière d'une interpolation polynomiale).

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Interpolation polynômiale de type Newton et différences divisées.