Calculatrice Méthode de Newton-Raphson
Trouvez les racines de f(x)=0 avec la méthode itérative de Newton-Raphson. Racines carrées, cubiques, inverses et fonctions personnalisées avec historique.
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La méthode de Newton-Raphson
La méthode de Newton-Raphson — ou simplement méthode de Newton — est l'algorithme itératif le plus utilisé pour trouver les racines (zéros) d'une équation f(x) = 0. Développée par Newton dans les années 1660 et présentée sous sa forme moderne par Joseph Raphson en 1690, elle est à la base de presque toutes les calculatrices scientifiques et bibliothèques numériques, grâce à sa convergence quadratique près d'une racine simple : chaque itération double environ le nombre de chiffres corrects.
L'itération
xn+1 = xn − f(xn)/f′(xn)
Géométriquement, on trace la tangente au graphe de f au point (xn, f(xn)) et on prend son intersection avec l'axe des x comme nouvelle estimation. L'itération s'arrête quand |xn+1−xn| < tol ou à un nombre maximum d'itérations.
Les quatre modes
- Racine carrée √a : Newton sur f(x) = x² − a donne xn+1 = ½·(xn + a/xn), la formule de Héron d'Alexandrie.
- Racine cubique ∛a : xn+1 = (2xn + a/xn²)/3. Valable pour a négatif.
- Inverse 1/a sans division : xn+1 = xn·(2 − a·xn). Utile sur matériel sans division (GPU, FPGA).
- f(x), f′(x) personnalisées : deux expressions JavaScript en sandbox
new Function.
Convergence quadratique
Près d'une racine simple α avec f′(α) ≠ 0, l'erreur en=xn−α satisfait en+1≈C·en² avec C=f″(α)/(2f′(α)). Les chiffres corrects doublent à chaque pas : 5-6 itérations suffisent pour atteindre la précision double (~16 chiffres).
Quand Newton échoue
- Dérivée nulle : tangente horizontale, itération indéfinie.
- Racine multiple : convergence linéaire ; rétablie par Newton modifié xn+1 = xn − m·f/f′.
- Divergence oscillatoire : estimation initiale éloignée.
- Bassin fractal : pour f(x) = x³ − x le bassin d'attraction est fractal (fractale de Newton).
Comparaison
- Bissection : linéaire, mais convergence garantie sur [a,b] si f(a)·f(b) < 0.
- Sécante : ordre ≈ 1,618 (nombre d'or) ; pas de dérivée.
- Brent : le plus robuste — combinaison bissection, sécante et interpolation quadratique inverse.
- Halley : ordre cubique, nécessite f″.
Applications modernes
- Instructions matérielles
fsqrt,rsqrtss; - Inversion de matrices par itération ;
- Optimisation non linéaire (Newton sur le gradient) ;
- Systèmes non linéaires via la matrice Jacobienne ;
- Gauss-Newton et Levenberg-Marquardt en moindres carrés ;
- Équation de Kepler E − e·sin E = M pour l'anomalie excentrique.
Mis à jour en juillet 2026
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