Approximation - Définition et Explications

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Introduction

Une approximation est une représentation grossière c'est-à-dire manquant de précision et d'exactitude, de quelque chose, mais encore assez significative pour être utile. Bien qu'une approximation soit le plus souvent effectuée sur les nombres, elle est également fréquemment appliquée à des objets tels que des fonctions mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide...), des formes géométriques, et des lois physiques.

Des approximations peuvent être employées lorsqu'un manque d'information nous empêche d'utiliser des représentations exactes. Par exemple, nous devons déterminer la vitesse (On distingue :) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) d'un véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un...) et nous ne connaissons pas sa vitesse instantanée mais seulement sa vitesse au départ et à l'arrivée. Par ailleurs, même lorsque la représentation exacte est connue, il peut être préférable d'employer une approximation (Une approximation est une représentation grossière c'est-à-dire manquant de...) qui simplifie l'analyse sans une trop grande perte d'exactitude.

Par exemple, les physiciens rapprochent souvent la forme de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) à celle d'une sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une...), même si des représentations plus précises sont possibles. En effet, de nombreux phénomènes physiques, comme par exemple la pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous...), sont plus faciles à étudier en considérant une sphère plutôt que des formes moins régulières.

Le type d'approximation utilisé dépend de l'information disponible, du degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines...) d'exactitude exigé, de la sensibilité du problème à ses données, et du gain de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) et d'effort qui peut être réalisé par une approximation.

En science

La méthode scientifique (On appelle méthode scientifique l'ensemble des canons guidant ou devant guider le processus de...) est appliquée avec une constante interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) entre les lois scientifiques (théorie) et les mesures empiriques, qui sont constamment comparées les unes aux autres.

L'approximation se rapporte également à l'utilisation d'un processus plus simple. Ce modèle est employé pour faciliter des prévisions. En philosophie des sciences, il est souvent admis que les mesures empiriques ne sont rien de plus que des approximations; et elles ne représentent pas parfaitement les grandeurs mesurées. En histoire des sciences (L'histoire des sciences est l’étude de l'évolution de la connaissance...), il apparaît que les lois scientifiques généralement considérées comme vraies à une période de l'histoire deviennent plus tard de simples approximations d'un certain système de lois plus profondes.

À chaque fois qu'un nouveau système de lois est proposé, il est exigé que dans des situations limites dans lesquelles les anciennes lois étaient expérimentées, les nouvelles lois restent presque identiques aux anciennes, aux incertitudes près des mesures plus anciennes. C'est ce qui s'appelle le principe de correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le...).

En mathématiques

En mathématiques, le terme « approximation » peut renvoyer à :

  • L'approximation de nombres : Les approximations numériques résultent parfois de l'emploi d'un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) plus restreint de chiffres significatifs dans la représentation décimale d'un nombre. L'approximation diophantienne traite de l'approximation des nombres réels par les nombres rationnels. Le symbole \simeq ou \approx signifie « est approximativement égal à », et permet de donner une valeur approchée d'un nombre avec une certaine précision.
  • L'approximation de fonctions : La théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) de l'approximation est une branche des mathématiques, représentant une partie importante de l'analyse fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions....). Les équivalents traitent de l'approximation d'une fonction quand un paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte...) tend vers une valeur donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...).
  • L'approximation d'intégrales : Il existe également des méthodes numériques pour l'approximation des intégrales.
  • L'approximation de solutions d'équations : De nombreuses méthodes existent pour approcher numériquement la solution d'une équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement...). Citons entre autres la méthode de Newton qui utilise les dérivées successives pour approcher les solutions d'une fonction. Pour les équations aux dérivées partielles, des solutions approchées peuvent être trouvées grâce à la méthode des éléments finis (En analyse numérique, la méthode des éléments finis est utilisée pour...), ainsi que de nombreuses autres méthodes d'analyse numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information...).
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