Le blog-notes mathématique du coyote

Une étude a démontré que les femmes qui portaient un enfant lors de la tempête de verglas survenue en 1998 au Québec, avaient donné naissance à des bébés qui, dès l'âge de 5 ans et demi, ont présenté un retard de développement.
Les observations obtenues par les chercheurs québécois David Plante et Suzanne King de l'Institut universitaire en santé mentale Douglas, ont révélé que la progéniture des femmes ayant subi un taux de stress élevé lors de leur grossesse présentait dix points de moins au test mesurant le quotient intellectuel ainsi que de moins bonnes aptitudes au niveau du langage comparativement aux autres enfants.
Pour en arriver à ces résultats, les scientifiques ont du collecter les informations de 178 femmes qui attendaient un bébé durant la tempête de pluie verglaçante, pour ensuite observer 89 de ces enfants. En outre, la recherche a été essentiellement focalisé sur 3 principales dimensions du développement chez l'enfant, soit au niveau physique, cognitif et comportemental.
C'est ainsi que l'étude a permis aux chercheurs d'avancer que le retard de développement des enfants issus de mères ayant ressenti un fort stress alors qu'elles étaient enceintes se reflétait surtout en terme d'aptitudes linguistiques et intellectuelles moins élevées. D'après docteur David Laplante, cette recherche serait la première en son genre qui mettrait la lumière sur les répercussions du stress subi lors d'un désastre naturel chez la femme enceinte face au développement biologique et socioculturel de l'enfant.
L'étude paraîtra dans le Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry.

Source : Sur la Toile

Graduation révolutionnaire...

Un grimoire acheté, un palimpseste révélé, des recherches engagées: l'épopée des textes du génial savant grec.
New York, 28 octobre 1998. Dans la célèbre salle des ventes de Christie's, un vieux grimoire écorné, moisi, à moitié brûlé, vient d'être adjugé pour 2,2 millions de dollars. Une somme faramineuse pour ce qui se présente comme un banal livre de prières d'un prêtre orthodoxe. Le gouvernement grec et le patriarche orthodoxe de Jérusalem le revendiquaient, mais c'est un richissime collectionneur anonyme - encore aujourd'hui - qui l'a emporté. Car, en réalité, il s'agit d'un palimpseste extraordinaire. Un parchemin ancien gratté, frotté au jus de citron par un moine de la Renaissance byzantine, pour y inscrire ses méditations. Qui remplaçaient des textes introuvables du premier des mathématiciens, le Grec Archimède.
La fortune sourit aux audacieux. William Noël, jeune conservateur des manuscrits du musée Walters, à Baltimore, se met en tête d'exposer le palimpseste. Accompagné d'un film racontant son histoire. Sa démarche plaît au nouveau propriétaire qui lui apporte le trésor et s'engage alors à financer les recherches pour retrouver les notes d'Archimède sous les rituels du religieux. Avec l'aide de Reviel Netz, spécialiste des sciences anciennes de l'université de Stanford, le trio consulte tout ce que l'Amérique compte comme experts capables de décrypter un texte effacé. Mieux que le Da Vinci Code! Tour à tour, la Nasa, la CIA, les meilleurs techniciens de l'informatique, de l'imagerie numérique, des rayons X ou ultraviolets et des accélérateurs de particules sont appelés au chevet du parchemin. Et voilà qu'on découvre trois textes disparus d'Archimède. Dont l'un, totalement inconnu, qui prouve que le Grec génial avait une idée des nombres infinis. De quoi relancer toute l'histoire des sciences.
Mais le livre raconte aussi l'épopée inouïe de ce grimoire, qui, de Byzance à Jérusalem, d'Athènes à New York, en passant par Paris, a failli mille fois disparaître. On suit, la gorge serrée, la série de miracles qui l'a conduit jusqu'à nous. Pour la plus grande gloire du premier grand scientifique de la planète.

Source : Lire

Le café des maths est l'espace grand public du portail mathématique. Ce café propose chaque mois une citation et un mot. En septembre, c'est le mot "Classement" qui a été retenu, avec un article intéressant sur le fameux tableau des médailles des JO de Pékin.

J'ai redécouvert dernièrement le Tangram, un puzzle composé de sept pièces qui peuvent se juxtaposer pour former un carré :

• 2 grands triangles,
• 1 triangle moyen,
• 2 petits triangles,
• 1 carré,
• 1 parallélogramme.

On remarquera que le petit triangle est l’unité de base du découpage :

• le carré, le parallélogramme et le triangle moyen peuvent être formés avec 2 petits triangles
• les 2 grands triangles peuvent être formés avec 4 petits triangles
• l’aire totale du Tangram est donc 16 fois l'aire du petit triangle

Le but du jeu est de reproduire une forme donnée, généralement choisie dans un recueil de modèles. Les règles sont simples : on utilise toujours la totalité des pièces, les pièces doivent être posées à plat et ne doivent pas se superposer. Deux mathématiciens chinois (F.T. Wang et C.C. Nsiung) ont démontré en 1942 que l'on ne pouvait former que 13 polygones convexes à partir des 7 pièces du tangram. Cette animation tirée de fredjust.net vous les montre :

Un débutant a intérêt à admettre des résultats plausibles sans s’encombrer l’esprit de démonstrations subtiles, pour réserver ses efforts à l’assimilation de notions nouvelles et non évidentes.

Jean Alexandre Eugène Dieudonné

Comment commander une boisson gazeuse aux USA ? Vous demandez un "Pop", un "soda", ou autre choses ? Voilà la question de fond d'un article paru dans "the Journal of English Linguistics (Soda or Pop?, #24, 1996) et d'une carte montrant les variations linguistiques régionales des Etats-Unis pour ce type de boissons.

Source : The Pop Vs Soda Map

La Sagrada Famillia, à Barcelone, a deux portails achevés : celui de la Nativité et celui de la Passion. Ce dernier est orné par des sculptures de Josep Subirachs : Judas qui donne le baiser du traître à Jésus. A côté, il y a un carré numérique, qui est un carré magique de somme 33 (durée de la vie du Christ) obtenue non seulement par les 10 lignes, colonnes et diagonales, mais par en tout 310 regroupements de cases, sur les 1820 possibles. Plus précisément, on peut obtenir 33 de 17 façons en additionnant 3 cases, de 88 façons avec 4 cases, de 131 manières avec 5 cases, de 66 façons avec 6 cases et de 8 manières avec 7 cases. Il est impossible d'obtenir une somme de 33 avec un autre nombre de cases.
Il semblerait que Subirachs est parti du célèbre carré magique de la mélancolie de Dürer, tourné de 180°, auquel il a retranché 1 aux 4 nombres indiqués en gras :

1  14  15  4
12  7   6  9
8  11  10  5
13  2  3  16

Voici le fichier Mathematica qui a calculé toutes les combinaisons.

Pour en savoir plus : Article About The Subirachs Magic Square by George Zimmerman

Selon la légende, Carthage a été fondée au IXe siècle av. J.C. (en -814) par Didon, princesse de Tyr en Phénicie, soeur de Pygmalion. Celui-ci a assassiné l'époux de Didon, Sichée, pour prendre le pouvoir. Elle s'enfuit, entourée de Phéniciens, et accoste en Afrique du Nord, à l'emplacement de Carthage. Didon demande au roi de Numibie, Iarbas, une terre pour s'y établir. Iarbas, réticent, consent à ce qu'elle ne prenne que la grandeur de terre délimitée par une peau de boeuf. Didon fait alors découper la peau de boeuf en lanières très fines.

On a montré que la plus grande surface limitée par une longueur fixée est un disque. La démonstration, dite de la propriété isopérimétrique du cercle, est due à Zénodore (Grèce, seconde moitié du IIe siècle avant J.-C. ; ceci est cité par Théon dans l'Almageste de Ptolémée et par Pappus), et sera complétée par Weierstrass à la fin du XIXe siècle. En prenant astucieusement un terrain en forme de demi-disque au bord de la mer (ce bord étant supposé rectiligne), Didon multiplia encore par 4 la surface acquise.

Une étude de billets de banques pris au hasard dans différents pays européens a montré que ce sont les billets espagnols qui contiennent le plus de cocaïne.
La concentration de ces billets espagnols est de 155 microgrammes. Les chercheurs ont également réalisé une étude comparative des méthodes utilisées habituellement pour détecter la présence de cocaïne sur les billets de banque dans le monde. Les technologies récentes de détection de cocaïne permet de trouver des traces sur n'importe quel billet. Concernant les billets de banque espagnols, on peut trouver de la cocaïne non seulement sur les billets qui ont été en contact direct (manipulation par des dealers etc.) mais aussi sur tous les billets en circulation. Cela est dû à la « contamination croisée » entre les billets de banque lorsqu'ils sont réunis mais aussi à cause des machines de comptage utilisés dans les banques (distributeurs etc.) Sur certains billets, on a détecté jusqu'à 889 microgrammes de cette drogue !
C'est cependant aux USA qu'on peut trouver des « records » de contamination. Certains billets américains en contiennent jusqu'à 1300 microgrammes. La valeur moyenne reste comprise entre 2.86 et 28.75 microgrammes selon l'année et la ville considérée. Les billets de banque allemands ont une concentration moyenne de cocaïne 5 fois inférieure à celle de l'Espagne. Une autre étude sur 356 billets de banque suisses a montré que seulement 6 % étaient contaminés (à des concentrations supérieures à 1 nanogramme par billet). On estime qu'au Royaume-Uni, 40 à 51 % des billets de banque sont contaminés.
Il est évident qu'il existe une relation non équivoque entre les forts niveaux de cocaïne trouvés sur les billets de banque et la consommation de cette substance dans les pays. L'Espagne est le point d'entrée de la cocaïne en Europe (ensuite vient le Portugal). On dit dans le rapport que la cocaïne est devenue « intégrée » dans la société espagnole qui joue ainsi à la roulette russe avec le développement neurologique d'une génération toute entière. Il est donc nécessaire de tout faire pour réduire la consommation de cette drogue dans le pays. Il faut en particulier détruire l'image « glamour » de cette drogue. Cette image souvent renforcée par les média... A cause de cela, tout le monde en Espagne a de la cocaïne dans son portefeuille !

Source : Sur la Toile

La mathématique du Chat
Daniel Justens et Philippe Geluck
Ed. Delagrave (14 mai 2008)
ISBN 978-2206013534

Présentation de l'éditeur
Mathématicien bruxellois doublé d'un amateur de bande dessinée, Daniel Justens ne pouvait ignorer l'œuvre de Philippe Geluck, son confrère en sciences graphiques et mathématiques. C'est en lisant les strips du Chat qu'il fit une découverte fondamentale : les syllogismes et les impasses logiques du félin, dont la fonction première était de faire rire, recelaient en fait tous les fondements des mathématiques modernes. L'oeuvre cryptée de Philippe Geluck peut enfin éclater au grand jour. Les nombreux amateurs du Chat vont pouvoir reprendre leur lecture et rire de plus belle, en découvrant qu'en fait, ils ont régulièrement fait des mathématiques sans le savoir et que cette science qui traduit si bien les angoisses existentielles du matou matheux, rend compte aussi des nôtres. Les mathématiciens découvriront dans ce petit opuscule nombre d'exemples utiles et de sujets de réflexion pour leurs élèves. Et puis surtout, ils y trouveront la réponse à la question qu'on leur renvoie sans cesse et qui les taraude : " A quoi servent les mathématiques ? "

Drôle d'observation réalisée par une équipe germano-tchèque, qui publie sa trouvaille dans une revue scientifique : au repos, les vaches, les chevreuils et les cerfs élaphes s'orienteraient préférentiellement dans le sens du champ magnétique terrestre, comme en témoignent, entre autres, les images de Google Earth ! Voilà un nouveau jeu pour les promenades en campagne, que les enfants adoreront sûrement : devant un troupeau de vaches, sortir une boussole et noter l'orientation de chaque animal par rapport au nord magnétique. Les jours de pluie, on peut poursuivre l'étude à la maison en scrutant patiemment les images de Google Earth à la recherche de bétail au pré.

Les adeptes de ce passe-temps ne manqueront pas d'envoyer les résultats à Sabine Begall, une biologiste allemande de l'université de Duisberg-Essen. Elle et quatre collègues (allemands et tchèques) ont passé beaucoup de temps à ce jeu, s'intéressant au bétail mais aussi aux chevreuils et aux cerfs élaphes. Ces deux derniers mammifères ont été observés sur le terrain, en République tchèque, et les vaches sur Google Earth.
Leurs résultats, inattendus et inexplicables, viennent d'être publiés dans les Pnas (Proceedings of the National Academy of Sciences), une revue scientifique américaine. Selon leur étude, portant sur 8.510 vaches, observés sur 308 sites, et sur 2.974 cerfs élaphes ou chevreuils (vus en 241 endroits différents), les animaux s'orienteraient plus souvent vers le nord ou le sud que vers les autres directions. Plus précisément, la préférence serait marquée par rapport au nord magnétique et non géographique.

Résultats des orientations relevées pour la vache (en A), le chevreuil (B) et le cerf élaphe (C). Les lignes noires donnent l'orientation moyenne et les triangles les moyennes observées dans différentes régions du monde. © Sabine Begal et al.
Les auteurs ont testé des hypothèses alternatives. Ils excluent par exemple la plus probable, qui voudrait que les animaux se positionnent par rapport au vent, pour éviter le refroidissement ou, à l'inverse, pour se rafraîchir. Les observations sur le terrain (donc ne concernant pas les vaches) ne montrent aucune corrélation, d'autant que chevreuils et cerfs élaphes ont surtout été observés en forêt, où le vent est faible. Pour le bétail, une orientation par rapport au vent ne conduirait pas, analysent les chercheurs, à un axe nord-sud préférentiel. Les mammifères pourraient aussi chercher à présenter un flanc au soleil, ce qui pourrait expliquer qu'ils se positionnent plus souvent vers le nord ou vers le sud. Mais les observations aux hautes latitudes, où la déclinaison magnétique est forte, contredisent cette hypothèse. Si elle était vraie, en effet, les animaux devraient s'orienter par rapport au nord géographique et non le nord magnétique, comme les observations semblent le montrer.
Mais il reste des inconnues de taille : outre que cette observation n'a jamais été rapportée par aucun éleveur de bétail durant les deux derniers millénaires et que les mécanismes impliqués sont totalement mystérieux, tout autant que l'intérêt pour l'animal, personne n'a mis en évidence une perception du champ magnétique chez les grands mammifères. Les seuls cas connus au sein de ce groupe concernent des rongeurs et une chauve-souris. Mais les chercheurs insistent sur le fait que s'aligner par rapport aux lignes d'un champ magnétique n'implique pas une perception consciente. Des mécanismes secondaires, affectés par le magnétisme ambiant, pourraient conduire à des comportements particuliers.
Les auteurs rapportent un résultat ancien (1987) selon lequel, chez l'Homme, le délai au bout duquel survient le premier sommeil paradoxal (une phase toujours présente) est plus court chez les personnes dormant dans le sens est-ouest que chez celles allongées dans le sens nord-sud. Une autre étude (en 1993) montrait des différences dans l'électro-encéphalogramme. Purement observationnels, ces résultats n'apportent aucune preuve de la réalité du phénomène mais ils ont le mérite d'ouvrir un débat et de susciter quelques expériences. Il suffirait de soumettre des vaches à un champ magnétique élevé pour vérifier si elles se positionnent différemment. La revue en ligne Nature rapporte que selon Sabine Begall les vaches seraient alignées différemment sous les lignes à haute tension, qui produisent justement un champ magnétique, mais ce détail instructif ne figure pas dans la publication des Pnas. Il reste donc encore du travail et une jolie question scientifique que nous pouvons tous mettre à l'épreuve des faits. Pour vos prochaines promenades champêtres, n'oubliez pas la boussole...

Source : Futura-Sciences

Lors d'un safari, un touriste observe des lionnes dans la savane. Le guide lui explique les moeurs de ces animaux, bien particulières dans cette région :

• Dès qu'une lionne a mangé, elle fait la sieste pour digérer.
• Dès qu'elle s'endort, la lionne devient elle-même une proie pour les autres lionnes qui la dévoreront immanquablement.
• La lionne est intelligente : elle ne mange que si elle est sûre de ne pas devenir une proie pendant sa sieste.
• La lionne est égoïste : elle ne partage jamais le produit de sa chasse.

Le guide compte les lionnes pour décider s'il peut ou non autoriser le touriste à sortir du van pour les observer de plus près. Combien doit-il y avoir de lionnes pour que le touriste soit en sécurité ?

Nous devons à la faiblesse de l’esprit humain une des théories les plus délicates et les plus ingénieuses des mathématiques, la science des hasards ou des probabilités.

Pierre-Simon Laplace

La photo-finish n’est pas une photo instantanée de l’arrivée, mais une représentation temporelle de ce qui se passe dans l’axe de la caméra, parfaitement calé sur la ligne d’arrivée.
L’image fournie par cette caméra est découpée pour ne garder que la bande centrale (la ligne d’arrivée). Cette image fait 1 pixel de large sur 1 024 pixels de haut. À chaque millième de seconde, le cadenceur du chronographe ajoute la bande centrale de l’image (1 pixel) à la suite de l’image précédente, créant une image non instantanée mais une sorte de "déroulant" du temps. Ceci explique l'aspect "déformé" des images produites par les caméras de photo-finish.
A l’époque de l’argentique, le système était identique. Il suffisait de faire défiler le film de façon ininterrompue devant une fente d’obturation, parfaitement alignée sur la ligne d’arrivée. Pour limiter la déformation de l'image, on faisait défiler le film à la même vitesse que les coureurs.

La revue Les Génies de la Science propose un numéro spécial sur Gauss, le prince des mathématiques. Un numéro à ne pas manquer !

Avant-Propos

Gauss a 24 ans quand il se voit couronné « prince des mathématiques » par des savants de toute l’Europe. La raison de ce succès ? Des contributions majeures en théorie des nombres – la « reine des mathématiques » selon lui – rassemblées dans un ouvrage qui deviendra une référence, les Disquisitiones arithmeticae.
L’expression « Titan des sciences » employée par son biographe G. W. Dunningon le désigne tout aussi bien. Son éclectisme et sa passion pour les sciences l’entraînèrent non seulement vers les mathématiques, mais vers nombre d’autres domaines : Gauss fut ainsi l’inventeur d’instruments tels que l’héliotrope, le magnétomètre bifilaire ou le télégraphe électromagnétique ; il élabora aussi des théories ad hoc pour résoudre divers problèmes de physique appliquée, comme sa célèbre formule d’optique caractérisant une lentille ou un assemblage de lentilles.
Cette faculté d’embrasser plusieurs disciplines lui permit de révéler les liens profonds qui les unissent. Elle lui inspira des théories mathématiques qui, aujourd’hui encore, sont couramment utilisées dans les sciences appliquées : grâce à sa méthode des moindres carrés, un des fondements de la théorie moderne des erreurs, Gauss optimisa les observations astronomiques et géodésiques ; de ses études en géodésie, en particulier de ses recherches sur la construction de cartes géographiques, naquit la théorie de la représentation conforme, étroitement liée à l’analyse complexe ; Gauss sut encore voir les liens entre la géodésie et la théorie des surfaces, une théorie qui, à son tour, le renvoya à ses réflexions de jeunesse sur la possibilité d’élaborer une géométrie non euclidienne.
Gauss considérait les mathématiques comme la science par excellence, le fondement naturel de toute science appliquée : « Toutes les mesures du monde ne valent pas un seul théorème, car seul ce dernier fait réellement avancer la science des vérités éternelles », écrivait-il à son ami Bessel. C’est bien ce que montre son œuvre, d’une envergure et d’une fécondité comparables à celles des travaux d’un Archimède ou d’un Newton.

Rossana Tazzioli

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Les sprinteurs sont des « monstres » de laboratoire, dont les bras et la poitrine sont paradoxalement beaucoup plus développés que les cuisses. Ces proportions sont dictées par les lois de la biomécanique. Les scientifiques du sport ont en effet découvert, au début des années 1980, que le position optimale pour un sprinter au moment du départ était la plus en avant possible. Mais cette posture entraînait un important déséquilibre lors des premiers mètres de course, d’où la nécessité de renforcer la musculature du haut du corps pour aider l’athlète à se redresser plus vite. Résultat ? Tous les grands spécialistes du 100 m ressemblent désormais à des culturistes survitaminés. Leurs muscles sont composés à plus de 80% de fibres à contractions rapides, contre 50% pour un non-sportif. « Au niveau international, ils sont presque tous capables de monter des charges de 250 kg » explique Christian Miller, Docteur en Sciences de la Vie et Maître de conférence à Paris XI. Chaque discipline exige désormais un entraînement spécifique pour sculpter des corps sur mesure. Les marathoniens doivent privilégier les fibres lentes pour supporter des efforts prolongés, et doivent réduire le taux de graisse dans le corps à 5% environ, contre 9% pour le commun des sportifs de haut niveau. On accentue au maximum les morphotypes naturels, au détriment de la polyvalence. Carl Lewis et Mark Spitz ne pourraient sans doute plus triompher dans plusieurs épreuves. C’est l’avénement des « sportifs éprouvettes », en natation comme en athlétisme.

Source : Marathons.fr