Le blog-notes mathématique du coyote

80 petites expériences de Maths magiques
Un livre de Dominique Souder
Editeur : Dunod (13 mars 2008 - 230 pages)
Collection : Science des Petits Riens
ISBN-10: 2100518003


Devenez mathémagicien ! Vous trouverez dans ce livre plus de 80 tours, reproductibles par tous, avec leur explication ainsi que des pistes pour fabriquer vous-même vos propres tours. Communiquer par télépathie avec un complice, identifier une carte choisie par un spectateur, calculer de tête le produit de deux nombres de neuf chiffres, rien de plus facile !Vous verrez qu'il vous suffit d'un jeu de cartes ou d'objets du quotidien et d'un peu d'arithmétique pour rouler vos amis dans la farine. Basés sur les maths et la logique, les tours présentés ici réussissent tout seuls et à tous les coups.

That Quiz : Des questionnaires de maths (et d'autres choses) pour les élèves et enseignants de tous les niveaux. Intéressant pour s'auto-évaluer.

Selon Wikipédia, la multiplication par jalousies est une technique de multiplication qui se pratiquait au Moyen Âge en Chine, en Inde, chez les Arabes aussi bien qu'en Occident, et se pratique encore aujourd'hui en Turquie.
Le nom de « multiplication par jalousies » provient du fait que la structure des diagonales évoque le dispositif de lamelles équipant certaines fenêtres orientales et appelé « jalousies ».

Le Jura (Suisse) est à l'honneur dans le dernier numéro de Mathematice avec deux articles : un bilan maths-mitic dans le canton du Jura écrit par mon cousin (eh oui!) et un article de votre humble serviteur sur le site apprendre-en-ligne.net.
Et dire que certains pensent qu'il ne se passe rien dans le Jura. Je pense à une réunion à Lausanne qui me reste en travers de la gorge où une intervenante (dont je tairai le nom par politesse) montre un graphique qui laisse à croire que le Jura est à la traîne en informatique dans les écoles. Après une interruption vigoureuse de ma part, elle avoue qu'en fait elle n'a aucune idée de ce qu'on fait...

En mathématique la meilleure part de l’inspiration vient de l’expérience… Il est presque impossible de croire à l’existence d’un concept de rigueur, absolu et immuable, que l’on pourrait dissocier de toute expérience humaine.

John von Neumann

Endice est un casse-tête aux règles très simples : on doit bouger des dés, verticalement ou horizontalement, chaque dé bougeant du nombre de coups indiqués sur sa face, dans des endroits particuliers. Au début c'est simple, mais cela se complique quand un dé peut en pousser un autre...

Au hasard de ses déambulations sur le marché aux puces de Plainpalais à Genève, Alain Schärlig, historien du calcul, a découvert il y a quelques temps ce livre rarissime d'un auteur tombé dans l'oubli. Un livre d'arithmétique publié à Berne en 1619 a été découvert par hasard sur l'étalage d'un brocanteur genevois.

Ecouter la chronique d'Impatience


Compter en 1619 - Le livre d'arithmétique de Johan Rudolff von Graffenried vient d'être publié par son découvreur aux éditions PPUR. Cet ouvrage est composé de 702 pages et comporte un cours simple et précis pour expliquer aux lecteurs la manières de calculer. Un livre d’autant plus intéressant qu’il nous permet aujourd’hui de mieux connaître les mathématiques de l’époque.

Figure légendaire des probabilités et père du calcul stochastique, le mathématicien japonais Kiyoshi Itô est mort à Kyoto (Japon) lundi 10 novembre, à l'âge de 93 ans. Ses travaux ont notamment été récompensés par le premier prix Gauss, décerné en 2006 par l'Union mathématique internationale (UMI) et l'Union mathématique allemande (DMV) et distinguant une oeuvre mathématique aux nombreuses applications. Peu de mathématiciens peuvent se targuer d'avoir autant contribué que M. Itô à façonner le monde. Ses travaux ont irrigué nombre de domaines étrangers aux mathématiques, depuis l'aéronautique et la biologie jusqu'à la finance.
Né le 7 septembre 1915 dans une région rurale du nord du Japon, il étudie les mathématiques à l'université de Tokyo à une époque où, selon lui, les probabilités ne constituent pas encore une discipline à part entière. "Quand j'étais étudiant, dira-t-il en 1998, en recevant le prix Kyoto pour les sciences fondamentales, il y avait très peu de chercheurs en probabilités. Avec, parmi les rares, Kolmogorov en Russie et Paul Lévy en France."
Diplômé en 1938, il rejoint le Bureau des statistiques japonais, où il restera jusqu'en 1943. Un an plus tôt, il publie une contribution dans Japanese Journal of Mathematics qui marque le début de ses travaux sur les processus aléatoires - ou "stochastiques". Nommé maître de conférences à l'université de Tokyo en 1943, il obtient son doctorat deux ans plus tard.
Ses premiers travaux ne sortent guère du Japon quelque peu enclavé de l'après-guerre. Dans les années 1950, plusieurs séjours à l'étranger, en particulier au célèbre Institute for Advanced Studies (IAS) de Princeton (Etats-Unis), lui permettent de diffuser ses idées.
"Kiyoshi Itô est aujourd'hui au moins considéré comme le plus grand probabiliste du XXe siècle", dit le mathématicien Jean-Pierre Bourguignon, directeur de l'Institut des hautes études scientifiques (IHES). Lorsqu'un phénomène est aléatoire (ou pseudo-aléatoire) - mouvements d'une molécule de gaz dans une enceinte, variations du cours d'une action, turbulences de masses d'air, etc. -, la fonction mathématique qui le décrit ne se plie guère aux techniques d'analyse classiques. Le grand apport du mathématicien japonais a été d'inventer les outils - en particulier la "formule d'Itô" - capables d'examiner et de manipuler de manière comparable les processus aléatoires et les processus déterministes (ou classiques).

LE PÈRE DU "CALCUL STOCHASTIQUE"

"Au lycée, on apprend le principe simple selon lequel une fonction dérivable est l'intégrale de sa dérivée, explique Jean-François Le Gall, professeur à l'université Paris-XI et membre de l'Institut universitaire de France. La "formule d'Itô" est un outil qui permet de généraliser ce principe aux fonctions irrégulières parce que dépendant du hasard." Cette "formule d'Itô" (ou lemme d'Itô) forme la pierre angulaire de ce que les mathématiciens appellent le "calcul stochastique", dont Kiyoshi Itô est véritablement le père.
Le calcul stochastique a bien sûr des applications dans la finance. "En mathématiques financières, toutes les applications liées au problème d'évaluation d'actifs ou de produits financiers comme les options d'achat ou de vente reposent sur le calcul stochastique", explique M. Le Gall.
Les solutions aux problèmes de probabilités appliqués, comme les problèmes dits de "filtrage" - où l'on ne "voit" qu'une partie du problème que l'on cherche à résoudre -, reposent aussi sur les contributions de Kiyoshi Itô. "Par exemple, le déplacement d'une fusée n'est pas exactement la solution d'une équation différentielle classique : il est la solution d'une équation différentielle perturbée par des petits "bruits" aléatoires comme les variations du vent sur la carlingue, les vibrations du moteur, etc., illustre M. Le Gall. Ce type de problèmes se traite grâce au calcul stochastique d'Itô."
"Kiyoshi Itô est pour moi la figure emblématique du mathématicien dont les travaux, pourtant très fondamentaux, trouvent en définitive d'innombrables applications en dehors des mathématiques", dit M. Bourguignon. Même si, ajoute M. Le Gall, ses apports ont eu, "pour les mathématiques elles-mêmes, la plus grande importance".

Stéphane Foucart, dans Le monde.

Le dilemme du prisonnier : Von Neumann, la théorie des jeux et la bombe
de William Poundstone (Auteur), Oristelle Bonis (Traduction)
Ed. Cassini (2003)

Ce livre entrecroise une biographie du mathématicien John von Neumann, une description de la théorie des jeux et la stratégie de dissuasion nucléaire. Von Neumann est (entre autres !) l'un des créateurs de la théorie mathématique des jeux, qui analyse les conflits d'intérêt entre acteurs rationnels pour déterminer leurs meilleures stratégies. Il a très vite réalisé que cette théorie pouvait servir à autre chose qu'à jouer au poker, et qu'elle s'appliquait aussi à l'économie, et à la guerre. Dans le célèbre " dilemme du prisonnier ", le meilleur résultat pour chacun des deux joueurs résulte de leur coopération, mais la trahison de l'un des joueur est désastreuse pour l'autre. La solution rationnelle est alors que les deux se trahissent mutuellement ! Appliqué aux relations internationales, on en conclut qu'il est donc rationnel d'attaquer préventivement l'adversaire et d'être un agresseur " dans l'intérêt de la paix ". Plus intéressant, le dilemme « itéré », où les joueurs jouent plusieurs fois l'un avec l'autre, conduit à une situation très différente où la collaboration devient « rentable », et cela a entraîné de nombreuses réflexions sur l'origine des comportements coopératifs en biologie. Il intéresse aussi fortement les philosophes qui se penchent sur la naissance de la morale.

Les femmes présentant une mutation génétique sur un gène impliqué dans le processus de production d'oestrogènes, soit le CYP1A2, et qui consomment du café sur une base régulière, ont un plus petit tour de poitrine, d'après une enquête rapportée dans le British Journal Of Cancer.
L'équipe de scientifiques suédois est arrivée à cette conclusion suite à une étude qui était initialement axée sur les dangers d'apparition de tumeurs au sein.
Ainsi, c'est en étudiant des informations recueillies auprès d'un échantillon d'environs 300 femmes, précisément la taille des seins, le bagage génétique, ainsi que les habitudes nutritionnelles, que les spécialistes ont pu mettre en évidence un lien entre la quantité de café consommée quotidiennement et le tour des seins.
Les participantes qui portaient la version mutée du gène en question, à savoir près de la moitié d'entre elles, et qui faisaient la consommation journalière de 2 à 3 tasses de café, avaient sensiblement de plus petits seins que les autres.
Or, si les résultats des travaux démontrent bel et bien un lien existant, la cohorte scientifique ne peut cependant pas encore expliquer pourquoi cette tendance est retrouvée seulement chez les femmes ayant la variation génétique du gène CYP1A2.

Source : Canoë santé

Olivier Leguay a déniché un calendrier de l'avent mathématique : chaque jour sera présentée une surface algébrique. Le site original est Advent calendar 2006 - Geometrical Animations.

Le site e-cureuil a pour objectif d'illustrer la plupart des énoncés du cours de Mathématiques rencontrés au lycée. Chaque définition ou théorème est accompagné d'une animation - souvent interactive - qui met en évidence ses caractéristiques principales ou son cadre d'utilisation.
Il peut donc être utilisé :

• par les élèves -en autonomie ou en pratique accompagnée- pour affiner ou compléter leur connaissance du cours,
• par les enseignants -en salle informatique ou en projection collective- pour introduire ou illustrer une notion ou un point particulier du cours

Le site de Wolfram (créateur de Mathematica) contient désormais une section sur la série TV Numb3rs : The math behind Numb3rs. (Rappelons que dans cette série, un agent de police demande à son frère mathématicien de l'aider à résoudre des affaires.) A partir de la saison 4, chaque épisode est analysé du point de vue mathématique avec des illustrations faites sur Mathematica. Probablement que les saisons précédentes seront analysées de la même façon.

Agrégé de mathématiques, Gérard-Olivier Maitry (est-ce son vrai nom ?) a voulu apporter sa pierre a un édifice d’acquisition de connaissances par l’humour. Employant la même rigueur qu'un livre de maths "normal", c'est-à-dire avec un cours et des exercices, Je fais des maths comme un(e) cochon (ne) est une méthode joyeuse, impertinente et décalée. Voici donc des maths sans fausse pudeur, avec de l'humour, du sexe, de l'escroquerie, de la connerie et de la vulgarité, comme dans la vraie vie. Exemples d'exercices :

• Gérard est PDG d'une grosse société à laquelle il a fait perdre quelques milliards d'euros. Le Conseil d'administration décide donc de le renvoyer et lui vers une indemnité de 2 683 700 euros. Écrire en toutes lettres le montant qui sera écrit sur le chèque.
• Albert, Bernard et Claude font une partouze avec Denise, Ernestine, Françoise et Géraldine. Combien d'associations hétérosexuelles peuvent-ils composer ?
• José boit 6 pastis avant de reprendre la route. Chaque verre augmente son taux d'alcoolémie de 0,25 g/L. Quel taux le médecin légiste va-t-il mesurer lors de l'autopsie ?
• Rocco a un braquemart de 18 cm avec lequel il effectue trois va-et-vient par seconde pendant 10 minutes. Calculer la distance parcourue par le morpion agrippé au bout de son gland.

Les bases de l’arithmétique, de la géométrie, de l’algèbre ou des calculs de probabilités sont ainsi abordées simplement dans ce petit livre qui ne vous apprendra pas grand-chose, mais qui vous fera bien rire.

Le samedi 29 novembre à 15h15, au centre professionnel "en Dozière" à Delémont, le cercle de mathématiques et de physique de la société jurassienne d'émulation propose une conférence donnée par le prof. Henri Carnal sur les paradoxes en calcul des probabilités. L'entrée est libre et les élèves du lycée sont vivement encouragés a suivre cette conférence.

Un de ces paradoxes est le célèbre "Paradoxe de Bertrand". Il met en évidence les limites du recours à l'intuition dans cette discipline. Il consiste à choisir au hasard une corde d'un cercle donné et d'estimer la probabilité que celle-ci soit de longueur supérieure au côté du triangle équilatéral inscrit dans le cercle. Le paradoxe est que cette probabilité dépend du protocole de choix de la corde. Ce problème fut énoncé pour la première fois en 1888 par Joseph Bertrand dans son ouvrage Calcul des probabilités. Bertrand en donnait trois réponses différentes (une chance sur deux, une sur trois et une sur quatre), toutes les trois apparemment valides.
Soit un cercle de rayon 1. Le côté d'un triangle équilatéral inscrit dans ce cercle a pour longueur racine de 3. Le paradoxe de Bertrand consiste à déterminer la probabilité qu'une corde du cercle, choisie au hasard, possède une longueur supérieure à racine de 3.

1. Extrémités aléatoires : soit un point de la circonférence du cercle et le triangle équilatéral inscrit dont l'un des sommets est ce point. On choisit aléatoirement un autre point au hasard sur le cercle et on considère la corde reliant les deux points. Elle est plus longue que le côté du triangle si le deuxième point est situé sur l'arc reliant les deux sommets du triangle opposé au premier point. La probabilité est donc alors 1/3.
2. Rayon aléatoire : on choisit un rayon du cercle et on considère le triangle équilatéral inscrit dont un côté est perpendiculaire au rayon. On choisit aléatoirement un point sur le rayon et on trace la corde dont il est le milieu. Cette corde est plus longue que le côté du triangle si le point est situé plus près du centre du cercle que l'intersection de ce côté et du rayon, laquelle est située au milieu de ce dernier. La probabilité est donc alors 1/2.
3. Milieu aléatoire : soit un point choisi aléatoirement à l'intérieur du cercle et une corde dont il est le milieu. La corde est plus longue qu'un côté du triangle équilatéral inscrit si le point est situé à l'intérieur d'un cercle concentrique de rayon 1/2. L'aire de ce cercle est un quart celle du grand cercle. La probabilité est donc alors 1/4.

Le paradoxe de Bertrand met en évidence la dépendance à la méthode de sélection d'une corde « au hasard ». Dès que cette méthode est spécifiée, le problème possède une solution bien définie. En l'absence d'une telle méthode, le terme « au hasard », dans « choisir une corde du cercle au hasard », est ambigu. Les trois solutions présentées par Bertrand correspondent à des méthodes de sélection distinctes et valables, et en l'absence d'autre information, il n'y a aucune raison d'en privilégier une par rapport aux autres.

Pour illustrer ce paradoxe, plusieurs sites proposent des animations et des simulations :

• Le paradoxe de Bertrand sur le fameux site de Thérèse Eveilleau
• Le paradoxe de Bertrand ou Qu'est-ce qu'une simulation ?
• Bertrand's Paradox

Le jeu de Hex est un jeu de société abstrait pour deux joueurs. Il se joue sur un plateau en forme de losange dont les cases sont hexagonales. On peut choisir plusieurs dimensions pour le plateau mais la plus intéressante semble être 11 x 11. Au début de la partie, aucun pion n'est sur le plateau. Les joueurs posent tour à tour un de leur pion sur une case de leur choix et le plateau se remplit ainsi progressivement. Deux côtés opposés du plateau sont noirs et les deux autres sont blancs. Chaque joueur doit réussir à relier les deux côtés avec les pions qui portent sa couleur. Le jeu s'arrête dès qu'un joueur y est parvenu. Ci-dessous, les noirs ont gagné. Il ne peut pas y avoir de match nul.

Ce jeu a été inventé indépendamment par Piet Hein (Danemark, 1942) puis John Forbes Nash (USA, 1948). J. Nash a démontré que le premier joueur peut toujours gagner : il n'y a pas de hasard, juste de la stratégie. Cependant, sa preuve est non constructive, c’est-à-dire qu'elle n'indique pas la stratégie gagnante et celle-ci est sans doute beaucoup trop complexe pour être décrite !
Sur tout plateau rempli, un des deux joueurs et un seul possède une chaîne gagnante. Cela peut être démontré par exemple en utilisant le fait qu'une partie de hex puisse être vue comme une partie particulière de Y, et en se référant alors à la démonstration dans le cas du Y.
Ce jeu suscite d'importantes réflexions en mathématiques et notamment :

• en logique (des stratégies gagnantes ont été découvertes pour des dimensions jusqu'à 9 x 9 mais le problème de trouver une stratégie gagnante générale semble relié à des problèmes ouverts parmi les plus importants à l'heure actuelle)
• en intelligence artificielle (on cherche à programmer des ordinateurs à jouer le mieux possible au Hex, sans chercher à proprement parler de stratégie gagnante)

Pour jouer contre l'ordinateur : Mazeworks - Hex-7

Bonne question ! Le commun des mortels en connaît généralement trois : l'intersection des médiatrices, des bissectrices et des médianes. Mais saviez-vous qu'il existe environ 3500 définitions pour le "centre" d'un triangle ?
Vous trouverez quelques nouvelles définitions sur l'excellent blog Choux Romanesco, vache qui rit et intégrales curvilignes dans deux articles : Où est le centre de ce triangle ? et Il est là !.
Quant aux 3514 définitions actuelles, elles sont listées sur le site Encyclopedia of triangle centers.

Le but du SquarO : trouver les ronds à remplir. Pour cela il y a dans chaque case un chiffre, de 0 à 4, qui correspond au nombre de ronds à remplir parmi ceux situés aux quatre coins de cette case. Par exemple la grille suivante :

Pour jouer : squaro.fr