Ce blog a pour sujet les mathématiques et leur enseignement
au Lycée. Son but est triple.
Premièrement, ce blog est pour moi une manière idéale de
classer les informations que je glâne au cours de mes voyages en Cybérie.
Deuxièmement, ces billets me semblent bien adaptés à la
génération zapping de nos élèves. Ces textes courts
et ces vidéos, privilégiant le côté ludique des maths,
pourront, je l'espère, les intéresser et leur donner l'envie d'en
savoir plus.
Enfin, c'est un bon moyen de communiquer avec des collègues de toute
la francophonie.
Par Didier Müller,
mercredi 10 avril 2013 à 07:49
-Insolite
Des dés non transitifs sont un ensemble de dés où, si un premier dé a plus de chances de donner un plus grand résultat qu'un deuxième et si celui-ci a plus de chance qu'un troisième, ce dernier peut tout de même avoir plus de chance de l'emporter sur le premier. En d'autres termes, la relation « a une plus grande probabilité de donner un plus grand nombre » n'y est pas transitive.
Par Didier Müller,
jeudi 4 avril 2013 à 08:33
-Insolite
C'est le compte twitter le plus geek qui existe: @tinyproof prouve des théorèmes de mathématiques en seulement 140 caractères... ou moins.
On peut dire beaucoup de choses en 140 caractères. Un ministre peut annoncer à la terre entière qu'il est fatigué et qu'il rentre se coucher et qu'il veut des câlins, une première dame qu'elle soutient celui qu'elle ne devrait pas soutenir publiquement... mais on peut aussi prouver quelques uns des grands théorèmes de mathématiques, comme le fait @tinyproof, ainsi que le relève The Next Web.
Ce compte élitiste par essence risque d'effrayer bien des utilisateurs du réseau social avec ses tweets si denses, composés de formules illisibles au commun des mortels. Mais les plus purs devraient s'y retrouver, et peut-être corriger une ou deux formules?
Par Didier Müller,
mercredi 27 mars 2013 à 17:22
-Insolite
En probabilités, on évoque souvent cette tentation classique : vous lancez 5 fois une pièce et vous obtenez 5 fois « pile ». Avouez que vous êtes très tenté de penser que les chances sont très fortes que la sixième fois, ce sera cette fois « face ». Or, les événements (lancés) sont indépendants. Les chances sont toujours « 50-50 » à chaque épreuve !
C'est le biais classique du parieur. Une récente étude vient de comprendre un peu mieux comment ce biais (mauvaise estimation) serait en réalité un résultat de l'Évolution, lorsque nous étions les « premiers humains ». Les parieurs d'aujourd'hui se fient encore à leur expérience passée pour déterminer ce qui va se passer dans le futur. Cette stratégie n'est pas si incongrue en soi, mais elle ne fonctionne pas si l'événement est aléatoire comme dans le cas d'un lancer de dés.
Ce biais du parieur reposerait donc sur des facteurs neurobiologiques, et plus exactement sur la manière dont nous focalisons notre attention. Deux expériences ont été menées à cet effet. D'abord, les participants devaient observer deux cibles qui étaient illuminées de manière complètement aléatoire. On leur donnait alors de l'argent pour parier sur la cible lumineuse de leur choix.
On a remarqué que dans les cas où ils gagnaient sur, disons, la lampe A, ils avaient bien plus tendance à choisir la B la fois suivante. De même, lors de la deuxième expérience avec un partenaire cette fois. Les humains prennent des décisions rationnelles en fonction de leur expérience passée. Ainsi, si vous prenez de nombreux fruits sur un arbre, le lendemain, vous allez changer d'arbre sans regarder le premier.
Il faut maintenant voir si ce type de comportement est dépendant de l'âge, d'autant que les personnes âgées semblent devenir plus facilement dépendantes aux jeux de hasard.
Par Didier Müller,
vendredi 22 février 2013 à 07:41
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On estime qu'il y a actuellement 14 milliards de pages web, sans compter les documents... La découverte provient d'une simulation du web par un physicien hongrois, Albert-László Barabási. Il a découvert que dans cette simulation, quelque soit la partie où il porte son attention, il est toujours possible d'atteindre n'importe quelle autre page en moins de 19 « clics ».
Cela nous fait penser au jeu des « six degrés de Kevin Bacon » et à l'expérience des six degrés de séparation montrant que les Américains sont à 5 ou 6 contacts intermédiaires (en moyenne) d'une autre personne prise au hasard. Le professeur Barabási croit que ce « petit monde du web » vient de la tendance typiquement humaine d'organiser selon région, pays et thématiques. Sur la toile, le rôle de Kevin Bacon est assuré par les moteurs de recherche et outils d'agrégation ou encore de nœuds dans le réseau. Une recherche sur Facebook avait montré que sur ce réseau du réseau, le nombre de personnes entre vous et une autre personne X était de seulement 4.
Référence : Albert-László Barabási Network Science, doi: 10.1098/rsta.2012.0375 Phil. Trans. R. Soc. A 28 March 2013 vol. 371 no. 1987 20120375
Par Didier Müller,
dimanche 17 février 2013 à 15:01
-Insolite
Inspiré notamment par le mathématicien Grigory Perelman qui a résolu la conjecture de Poincaré, The Bold Studio a imaginé un boîte de crayons à son effigie au design coloré et très réussi avec une illustration signée Jules Julien. Un rendu à découvrir en images et en vidéo sur Fubiz.net.
P.S. Je sens que Perelman va détester cela s'il l'apprend...
Par Didier Müller,
dimanche 3 février 2013 à 07:58
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Pour retenir les théorèmes, il faut rapper. Johann Beurich, avec ses vidéos en ligne, montre que l’on peut apprendre en s’amusant.
Mais Pythagore, c’est pas hardcore. Le rappeur matheux n’est pas bling-bling. Chaînes en or, gonflette et grosses voitures. Non merci. Juste le sens de la rime, pas de la frime. “J’aime la musique et j’ai toujours aimé en jouer. J’avais aussi envie d‘écrire mes propres textes mais je n’avais pas d’inspiration alors j’ai choisi les maths”, explique simplement le jeune homme.
La méthode est tellement efficace que certains professeurs de maths n’hésitent pas à l’utiliser en classe. Cet élève montre que les maths peuvent être cool et que c’est possible de s’identifier aux maths”, note Undine Pabst, professeur de mathématiques. “Il prouve que c’est une matière vivante et facile à comprendre”. Johann vient de finir le lycée. Le voici maintenant à l’université pour étudier… les mathématiques évidemment.
Par Didier Müller,
mercredi 26 décembre 2012 à 08:22
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Vendredi 26 avril, sur France Inter, dans le jeu des milles euros, on a posé le petit problème mathématique suivant : Si une bonbonne pleine de lait pèse 25 kg et que la même bonbonne à moitié pleine (ou à moitié vide selon votre conception de la vie...) pèse 13 kg, combien pèse la bonbonne vide ? On vous laisse répondre * et on passe au sujet du jour.
Le prix Nobel Daniel Kahneman est persuadé (et persuasif) qu'il existe 2 systèmes principaux dans notre cerveau. L'un est intuitif, rapide (expéditif...), émotionnel et aime générer rapidement des causalités (même quand il s'agit de hasard pur), des histoires et adore les stéréotypes, se faire une idée sur un candidat politique juste à sa tête... ; il est la cible des agences de marketing. Le second est posé, calculateur, mathématique, énergivore ... et donc paresseux ; il regarde le prix au kg des produits au supermarché.
Kahneman cite un problème très simple de mathématiques. Il faut savoir que, pour ce problème a priori anodin, 80 % des élèves d'une université standard ont donné une fausse réponse (50 % d'une université d'élite comme Harvard...). Ce problème est similaire au précédent. Un pack « raquette + balle » coûte 1.10 dollar. Vous avez déjà une raquette et vous ne voulez acheter que la balle. Le vendeur ne se souvient plus du prix de la balle, mais il dit : « Je me souviens que la raquette coûte un dollar de plus que la balle ». Combien coûte la balle seule ? Il est très tentant de donner tout de go une réponse simple, « fingers in the nose ».
Des élèves ont été très surpris de trouver eux-mêmes, analytiquement, la bonne réponse ... contraire à leur intuition, au point d'écarquiller les yeux et de rester interdit une minute. En effet, dans un premier temps, c'est votre système 1 qui prend le contrôle (comme d'habitude). Si vous êtes du genre rationnel, vous allez vous méfier et prendre du recul et passer en mode « système 2 ». Vous allez devenir rationnel et donner la bonne réponse.
Des chercheurs vont plus loin. Selon votre aptitude à prendre ce recul ou non, on peut en déduire que vous êtes « analytique » ou non. Ce simple problème serait la clé pour détecter les « religieux » des autres. On a remarqué grâce à des tests et questionnaires avec 179 étudiants que les personnes analytiques sont moins susceptibles de croire en une religion. Ceux qui sont plutôt intuitifs pour aborder les problèmes de la vie sont plus susceptibles d'être croyants.
On a vérifié qu'il existe une base causale dans cette corrélation. On a subtilement essayé d'engager les volontaires à se mettre dans le mode « système 2 » par la suite. On montre par exemple une image du penseur de Rodin...
Les étudiants résolvent ensuite mieux les tests qui demandent de la réflexion. Cet effet accroît aussi la défiance par rapport aux religions. Plus on devient rationnel, moins on devient croyant (en moyenne). Ce n'est pas le seul facteur pour la croyance ou non d'un système religieux, mais c'en est un.
Maintenant, il faut réaliser que la notion de Dieu transcende les sens et la réflexion. La Science ne peut pas atteindre Dieu. On peut avoir l'instinct de Dieu, mais pas le démontrer. Il est donc « logique » que les scientifiques croient moins que les autres à Dieu. Ce n'est pas leur terrain habituel...
* (astuce imparable : poser les variables, écrire les deux simples équations à deux inconnues)
Par Didier Müller,
samedi 15 décembre 2012 à 09:00
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Fabriquer des données comme des montants de fausses factures demande un certain doigté car il existe des tests statistiques permettant de mesurer leur vraisemblance. Le plus usité de ces tests consiste à vérifier que les données suivent la surprenante loi de Benford, qui dit que le chiffre le plus à gauche de données statistiques est plus souvent un 1 qu'un 2, plus souvent un 2 qu'un 3 et ainsi de suite jusqu'à 9.
Par Didier Müller,
jeudi 6 décembre 2012 à 21:10
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A la demande d’un réseau de grands magasins, deux étudiants de l’Université de Sheffield, Nicole Wrightham et Alex Craig, ont inventé une formule mathématique nécessaire à la décoration harmonieuse d’un sapin de noël.
Vous avez trouvé le sapin idéal mais vous hésitez encore sur la décoration ? Nicole Wrightham et Alex Craig, deux étudiants de 20 ans à l’Université anglaise de Sheffield, ont mis au point une formule mathématique pour simplifier vos dilemmes d’ornement. Grâce à leurs calculs, il est désormais possible de savoir, combien de boules et quelles longueurs de guirlandes sont nécessaires pour obtenir l’arbre de noël idéal.
Quatre formules ont ainsi été imaginées par les étudiants et permettent de déterminer le nombre de boules à accrocher, la longueur des guirlandes simples, celle des guirlandes lumineuses et enfin la taille de l'objet à mettre au sommet de son sapin. De quoi obtenir le plus beau des arbres de noël sans le surcharger ni le faire paraitre trop dénudé ! Heureusement, pour limiter les prises de têtes et les opérations fastidieuses, un petit programme de calcul a été développé sur le site de l’Université. Les consommateurs doivent seulement rentrer la hauteur de leur sapin pour récupérer les données nécessaires à leur attirail de décoration.
37 boules pour un sapin de 1m80
Il permet ainsi par exemple de déterminer qu'un arbre d’1 mètre 80 a besoin de 37 boules, 9 mètres 19 de guirlandes simples et 5 mètres 65 de guirlandes clignotantes. Ajouté à cela, le sapin doit également présenter une étoile ou un ange à son sommet d’une hauteur de 18 centimètres. Avec le programme qu'il ont imaginé, les étudiants espèrent que ces résultats pourront aider les personnes à choisir et acheter de la juste manière leur décoration pour orner leur sapin.
"Il nous a fallu environ deux heures pour développer ces formules. Nous espérons qu’elles faciliteront pour tous les préparatifs de noël" explique Nicole Wrightham. "La formule est tellement polyvalente qu'elle marchera pour un arbre assez grand pour la famille royale au château de Balmoral mais aussi sur les arbres assez petits pour les maisons les plus modestes", a commenté Sarah Theobold au magasin Debenhams.
Par Didier Müller,
mercredi 5 décembre 2012 à 21:10
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L’université du Michigan MSU (Michigan State University) a détaillé la propagation d’une habitude pas très saine : le meurtre. Pour ce faire, les chercheurs ont étudié les chiffres associés aux homicides perpétrés à Newark dans le New Jersey entre 1982 et 2008. Les meurtres ne sont pas localisés de façon aléatoire dans la ville. Leurs répartitions évoluent, dessinant des formes sur la carte. Les meurtres ont commencé par apparaître au centre-ville pour se propager vers le sud et l’ouest de la ville.
À l’instar des maladies infectieuses, le meurtre peut se répandre dans différents groupes de personnes, chez les jeunes, les plus vieux. Les vecteurs sont la formation de gangs et la vente d’armes. Au fur et à mesure du temps, on voit des zones qui deviennent contagieuses, les meurtres se multiplient, puis les meurtres diminuent, la zone devient de nouveau saine.
Les chercheurs, pour suivre l’évolution du nombre de meurtres sur le long terme, ont utilisé des outils d’analyse informatique généralement employés dans les études de propagation des maladies. Ils ont vu que le déplacement des zones de meurtres était similaire aux mouvements provoqués par des maladies infectieuses comme la grippe.
Ces mêmes logiciels sont capables de faire des prédictions sur les prochaines zones infectées par la maladie et donc par les meurtres. Grâce à cette étude, on a trouvé des zones complètes qui ont développé une résistance au meurtre. Ces analyses, si elles sont répétées, pourraient être un bon moyen afin d’améliorer la politique de prévention des homicides.
Par Didier Müller,
dimanche 2 décembre 2012 à 13:46
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Il y a parfois des images qui vous marquent durablement. Voici la dernière en date en ce qui me concerne. C'est le robot Curiosity sur la planète Mars. Magnifique et incroyable photographie. Reste une question : qui a pris la photo ?
Il n'y a bien sûr qu'une réponse possible : la sonde Curiosity elle-même... Pas moins de 55 images ont été nécessaires pour réaliser ce montage qui montre le rover Curiosity. Ces photos ont été acquises à la fin du mois d’octobre par l’imageur Mahli situé au bout du bras robotique de Curiosity, une des caméras du rover, qui en compte 17! Quant à la caméra qui a acquis ces photos, elle est bel et bien présente à l’image ! On la voit dans le télescope de la Chemcam.
Par Didier Müller,
mardi 6 novembre 2012 à 10:54
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Une étude étonnante a montré que l’aversion profonde pour les mathématiques pouvait faire souffrir presque physiquement. En effet, lorsque certaines personnes savent qu’elles vont devoir se confronter à un exercice, les régions du cerveau associées à la douleur et au danger s’activent. Les maths, une phobie comme les autres ?
Et si c’était ça, la vraie bosse des maths ? Chez certains, l’arithmétique est si peu familière qu’ils endurent presque des douleurs physiques en pensant avoir à résoudre des exercices. Et si au lieu de donner des devoirs supplémentaires à ces étudiants déjà stressés, on leur préconisait plutôt une thérapie pour se débarrasser de leur phobie ?
Le contexte : la logique des uns, l’incompréhension des autres
L’Homme ne naît pas libre et égal en mathématiques. Si certains ont l’esprit logique, d’autres en revanche pataugent complètement lorsqu’on leur propose une équation. Mais on donne la part belle à cette science des nombres dans notre société et les difficultés en algèbre sont parfois mal vécues par les écoliers ou les étudiants.
La souffrance peut même devenir pathologique. Certains développent une anxiété maladive à l’idée de se confronter aux mathématiques. Des chercheurs de l’University of Chicago viennent de montrer que l’anticipation d’un exercice active les régions du cerveau associées à la menace physique et à la douleur. Exactement de la même façon que certains stress psychologiques, comme ceux causés par l’exclusion sociale ou la rupture sentimentale !
L’étude : l’anticipation des maths provoque la douleur
Cette recherche publiée dans Plos One se fonde sur un petit effectif. Ils étaient 14 volontaires, tous souffrant d’une hantise des mathématiques. Leur problème a été diagnostiqué à la façon dont ils ont répondu à certaines questions qui leur étaient posées. D’autres analyses ont montré qu’ils ne présentaient pas un niveau d’anxiété élevé en général. Un second groupe doté d’autant d’individus, peu inquiets à l’idée de pratiquer des mathématiques, faisait office de contrôle.
Les sujets passaient sous IRMf de façon à mesurer l’activité du cerveau avant, pendant et après l’exécution de différentes tâches. Celles-ci étaient de deux genres. Soit elles consistaient en de petites questions mathématiques, du genre « vérifier si l’égalité (12 × 4) – 19 = 29 est vraie », soit il s’agissait de jeux de lettres : observer si les lettres présentées formaient un mot en les lisant à l’envers, par exemple. Les participants étaient prévenus à l’avance de ce qui les attendait.
De façon surprenante, les stressés des mathématiques voyaient la zone postérieure du cortex insulaire s’activer uniquement en anticipation de l’exercice arithmétique, alors qu’elle disparaissait une fois qu’ils avaient l’équation sous les yeux. Cette région, située au niveau des oreilles et assez profondément ancrée à l’intérieur du cerveau, est associée à la sensation de menace physique et de douleur.
L’intensité de l’activation dépendait directement du niveau d’anxiété généré par les mathématiques : plus un individu en a peur, plus le cortex insulaire postérieur est sollicité. L’anticipation d’un événement déplaisant se traduit par une sensation de danger.
L’œil extérieur : les mathématiques, une souffrance psychique
Cette étude appuie sur un point essentiel : les maths peuvent devenir une souffrance pour l’étudiant à qui on les impose. Face à cette crainte, un élève éprouve évidemment des difficultés à résoudre les exercices et se retrouve parfois obligé de résoudre des équations en plus, pour rattraper son retard. Or, si cette science est perçue comme une phobie, la prise en charge doit en être adaptée.
Les auteurs supposent que cette anxiété peut se faire ressentir bien longtemps avant que l’événement stressant ne se produise. Si on encadre ces personnes de manière à les désensibiliser à leur peur, d’une part elles le vivront bien mieux, et d’autre part elles auront toutes les chances d’obtenir de meilleurs résultats. CQFD !
Par Didier Müller,
mardi 30 octobre 2012 à 21:11
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Vous avez peut-être lu dans la presse cette découverte incroyable: avec un peu d’entrainement, des babouins sont capables de distinguer un vrai mot écrit en anglais d’un faux. Et ceci sans évidemment sans savoir lire et encore moins connaître le sens de ces mots.
On pourrait croire que les singes mémorisent simplement la forme visuelle des vrais mots et qu'ils finissent par savoir les distinguer des pseudo-mots qu'on leur présente. Mais cette explication est insuffisante, car les singes sont capables de distinguer un vrai mot d’un faux, même s’ils ne l’ont jamais vu auparavant! C’est donc du côté de la statistique qu'il faut rechercher l’explication. Selon Stanislas Dehaene (dont je vous ai parlé dans ce billet), l’apprentissage de la lecture se fait à force de voir se répéter certaines combinaisons de lettres, plus fréquentes que d’autres. L’expérience en question montre que les singes partagent avec nous une excellente capacité à repérer les régularités statistiques dans les groupes de lettres et qu'ils s’en servent pour deviner si un mot est correct ou pas. Cette découverte illustre le rôle essentiel que joue notre don pour les statistiques pour apprendre à lire, à parler ou même à tirer des règles à partir de ce qu'on observe autour de soi…
Par Didier Müller,
vendredi 21 septembre 2012 à 21:02
-Insolite
La 22e cérémonie des Ig Nobel s'est tenue le 20 septembre 2012.
Psychologie : à Anita Eerland, Rolf Zwaan et Tulio Guadalupe pour leur étude montrant que le fait de se pencher vers la gauche fait apparaître plus petite la tour Eiffel. Paix : à la Société UGS pour sa conversion de vieille munitions russes en diamants. Acoustique : à Kazutaka Kurihara et Koji Tsukada pour la création du "SpeechJammer" - une machine qui perturbe la parole d'une personne, en lui faisant entendre ses propres mots avec un très léger retard. Neuroscience : à Craig Bennett, Abigail Baird, Michael Miller et George Wolford, pour avoir démontré que les chercheurs sur le cerveau, en utilisant des instruments complexes et des statistiques simples, peuvent voir une activité cérébrale significative n'importe où - même chez des saumons morts. Chimie : à Johan Pettersson pour avoir expliqué pourquoi dans certaines maisons de la ville d'Anderslöv, en Suède, les cheveux des gens sont devenus vert. Littérature : au Government Accountability Office (GAO), pour son rapport sur les rapports au sujet des rapports recommandant la préparation d'un rapport sur le rapport au sujet des rapports sur les rapports. Physique : à Joseph Keller, Raymond Goldstein, Patrick Warren et Robin Ball, pour le calcul de l'équilibre des forces qui façonnent et déplacent les cheveux dans une queue de cheval humaine. Dynamique des fluides : à Rouslan Krechetnikov et Hans Mayer, pour leur étude de la dynamique des ballottements des liquides, afin de comprendre ce qui se passe quand une personne marche en portant une tasse de café. Anatomie : à Frans de Waal et Jennifer Pokorny, pour avoir découvert que les chimpanzés peuvent identifier d'autres chimpanzés individuellement en voyant l'image de leurs postérieurs. Médecine: à Emmanuel Ben-Soussan et Michel Antonietti, pour avoir expliqué aux médecins qui pratiquent des coloscopies comment minimiser le risque d'explosion de leurs patients.
