Le blog-notes mathématique du coyote

Et l'algèbre fut
Jérôme Gavin, Alain Schärlig
EPFL Press (6 novembre 2020)
168 pages


Présentation de l'éditeur
Quand on vous parle d’algèbre, vous pensez certainement à un cortège de lettres et de chiffres, entrelardés de signes mathématiques, avec un x ou un y quelque part. Et si l’on vous dit que l’algèbre est née au début du 9e siècle, c’est certainement cette image qui vous viendra à l’esprit. Ce serait une erreur! Car l’algèbre n’était à ses débuts qu’une suite de phrases difficiles à comprendre, sans aucun des signes que l’on connait maintenant – le signe égal ne date par exemple que du 16e siècle –, sans les lettres et les x qui en font pour nous tout le charme, et même sans aucun chiffre car les nombres y figuraient en toutes lettres. Elle a ensuite évolué très lentement, restant longtemps une curiosité réservée à quelques initiés. Et elle n’a vraiment pris pied en Europe qu’après la Renaissance. C’est son histoire que les auteurs veulent vous raconter: vous montrer d’abord ce qu‘elle était quand elle est née à Bagdad en arabe, puis suivre quelques-uns de ceux qui l’ont développée, et quelques autres qui l’ont fait connaître chez nous. Cela jusqu’à ce qu’elle devienne l’art de l’équation que nous connaissons aujourd’hui. Et du même coup l’ultime chapitre du calcul élémentaire.

L’image que nous inspire le terme « chaos » est celle d’un désordre total, indébrouillable, incompréhensible. Bien que d’apparence simple, certains modèles mathématiques peuvent donner naissance à de telles dynamiques. Avec en plus une propriété remarquable : la représentation graphique d’une telle dynamique dessine un objet mathématique tout à fait inattendu qu’on appelle un « attracteur étrange ».

Lire l'article de Safieddine Bouali et Jos Leys sur Images des mathématiques

Dans l'histoire des mathématiques, les approximations de la constante π ont atteint une précision de 0,04 % de la valeur réelle avant le début de l'ère commune (Archimède). Au ve siècle, des mathématiciens chinois les ont améliorées jusqu'à sept décimales.
De grandes avancées supplémentaires n'ont été réalisées qu'à partir du xve siècle (Al-Kashi). Les premiers mathématiciens modernes ont atteint une précision de 35 décimales au début du xviie siècle (Ludolph van Ceulen) et 126 chiffres au xixe siècle (Jurij Vega), dépassant la précision requise pour toute application concevable en dehors des mathématiques pures.
Le record de l'approximation manuelle de π est détenu par William Shanks, qui a calculé 527 décimales correctes vers 1873. Depuis le milieu du xxe siècle, l'approximation de π a été la tâche d'ordinateurs.
Le 14 mars 2019 Google rend public le nouveau record qui s'établit à 31 415 milliards de décimales.

Selon une étude parue dans Classical and Quantum Gravity, un voyage dans le temps sans paradoxe est mathématiquement possible. La question du voyage dans le temps fait encore débat chez les physiciens. Certes, le voyage dans le temps n’existe pas dans la physique que l’on connait mais dans les équations de la relativité formulées par Einstein, on s’est vite aperçu que ces formules d’un point de vue mathématique autorisent de voyager aussi bien vers le futur que vers le passé. En 1937, Willem Jacob Van Stockum est le premier à avoir formulé l’idée de boucles temporelles. Mais problème, ces boucles temporelles peuvent rompre le principe de causalité, l’un des grands fondements de la physique. On l’illustre le plus souvent par « le paradoxe du grand-père ». Si on peut partir dans le passé, on pourrait tuer son grand-père, et donc ne plus exister, ce qui serait un paradoxe. Pour ces deux mathématiciens australiens, il est possible - d’un point de vue mathématique - de voyager dans le temps, et ce, sans paradoxe.

Ecouter le podcast sur France Culture

Selon la théorie des jeux, la libre concurrence n’est pas toujours idéale pour la société. À travers cette perspective, les économistes Gaëtan Fournier et Marco Scarsini étudient la compétition spatiale entre plusieurs vendeurs. Ces derniers choisissent leur emplacement pour maximiser leur profit. Dans le modèle des chercheurs, la poursuite du profit individuel mène à des situations stables mais peu favorables à l’intérêt commun.

Lire l'article de Gaëtan Fournier, Claire Lapique et Aurore Basiuk sur le Journal du CNRS

Voilà une découverte originale rapportée par une vingtaine de chercheurs dans la revue The Astronomical Journal : une planète de la taille de la Terre fait le tour de son astre en 3,14 jours, soit la valeur du nombre Pi. Pour fêter cette union des mathématiques et de l’astronomie, l'exoplanète a été surnommée "π Earth", la "planète Pi". Son nom officiel, lui, est moins séduisant : elle s'appelle K2-315b, puisque c'est le 315e système planétaire identifié de la mission K2 de la Nasa. Cette trouvaille a été rendue possible à partir des données d'archive du télescope spatial de l'agence spatiale américaine et recoupée ensuite par des télescopes terrestres principalement basés au Chili.
Si Pi fait sa révolution en si peu de temps, c'est d'abord parce qu'elle se situe à proximité d'une étoile qui se trouve être particulièrement petite : il s'agit d'une naine ultra-froide. Et surtout parce qu'elle file à vive allure, à raison de 81 kilomètres par seconde (contre 30 pour la Terre). Rocheuse mais avec une température à la surface d'environ 177 degrés, la planète Pi n'est probablement pas habitable. Mais l'étude de son atmosphère pourrait apporter des éléments intéressants, expliquent les auteurs de l'article, pour la plupart issus du Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Source : le Journal du Dimanche

La somme des n premiers cubes est le carré de la somme des n premiers entiers :

1³ + 2³ + 3³ + ... + n³ = (1 + 2 + 3 + ... + n)²

Les tests par groupage peuvent être utilisés pour accélérer les délais bien connus des tests PCR. Accromath détaille cette méthode, d’ailleurs utilisée à l’aéroport de Kigali, rapportent les revues Dans le périmètre et Africain.info.

Dans la tête d'un mathématicien
Pierre-Louis Lions
Humensciences (7 octobre 2020)
253 pages


Présentation de l'éditeur
Dans ce récit plein d'humour, l'un des plus grands mathématiciens français raconte sa jeunesse entre maths et rock'n'roll. Médaillé Fields, l'équivalent du prix Nobel, Pierre-Louis Lions, qui a dirigé la thèse de Cédric Villani, nous ouvre les portes du monde très à part des « matheux », leurs problèmes réputés insolubles, la place du hasard et de la beauté dans leur recherche, tout en démontant quelques mythes comme la « bosse des maths » ou la figure du génie solitaire. Convaincu que les choix des citoyens doivent être éclairés par la connaissance, il révèle le rôle que peuvent jouer les mathématiciens dans différents enjeux de société, tels que le dérèglement climatique, l'éducation, ou encore les pandémies pour en finir avec l'utilisation absurde de concepts mathématiques. Tout ce qu'un grand mathématicien peut nous apprendre.

Va-t-on assister aux mêmes scènes qu’en mars dernier dans les supermarchés ? Des chariots remplis de papier toilettes et des rayons de pâtes vides ? Il semblerait que oui.
C'est l'occasion de rappeler qu'il existe un calculateur de consommation de papier toilette...

Shakuntala Devi, née le 4 novembre 1929 à Bangalore en Inde et morte le 21 avril 2013 (à 83 ans) dans cette même ville, est une calculatrice prodige. Elle a écrit de nombreux livres sur la pédagogie des mathématiques, les casse-têtes mathématiques, l'astrologie et donnait des conférences aussi bien dans les médias que dans les universités à travers le monde.
Son biopic est visible sur Amazon Prime Video :

Probabilités I: Le hasard est la nécessité
Frédéric Testard, Laurent Le Floch
Calvage et Mounet (23 janvier 2020)
695 pages


Présentation de l'éditeur
Le livre en deux tomes (1500 pages) de Laurent Le Floch et Frédéric Testard couvre le programme de probabilités du lycée, de licence et des préparations aux concours de recrutement d'enseignants. Il fournira en outre une solide base pour les étudiants suivant des masters intégrant une branche probabiliste. Dans le premier tome, la démarche "en spirale" adoptée par les auteurs les conduit à développer les cadres successifs (hasard fini, discret, continu) en introduisant des outils ad hoc, regroupés à la fin de chaque grande partie. Ce n'est que dans le second tome que l'introduction des concepts relevant de l'intégration de Lebesgue les conduit aux énoncés abstraits de la théorie "moderne".
Tout au long de l'ouvrage, de très nombreux exercices (plus de 700 au total) permettent aux lecteurs, grâce à des énoncés très détaillés, d'approfondir leur compréhension des notions rencontrées. L'aspect informatique est évidemment présent, et de nombreux exercices permettent ainsi de s'aguerrir à la pratique de la simulation d'expériences aléatoires, en langage Python en général.

Comment, en s’appuyant sur un sens aigu de l’observation, des figures géométriques simples, les symétries planes classiques (axiale et centrale)… et un ordinateur rudimentaire, deux amis tout de même très éclairés ont réussi à mettre au point une méthode inédite de construction de très grands carrés magiques. La géométrie est partout, même où on ne l’attendait pas !

Lire l'article de Roland Coquard sur Images des mathématiques

Ce que nous ne saurons jamais
Voyage aux frontières de la science
Marcus Du Sautoy
Flammarion (6 mars 2019)
608 pages


Présentation de l'éditeur
Grâce à la science, le monde a de moins en moins de secrets pour nous. De nombreuses énigmes mathématiques, réputées indéchiffrables, sont désormais résolues ; les collisionneurs de particules nous permettent de pénétrer les arcanes de la matière; on peut maintenant observer et même prédire ce qui se passe dans votre cerveau! Oui, mais... l'Univers est-il infini? Qu'y avait-il avant le Big-Bang? Les multivers existent-ils? Où se loge la conscience? Aussi loin qu'aillent nos connaissances, elles rencontrent toujours des frontières. Pouvons-nous encore croire qu un jour, nous saurons tout? Et pouvons-nous seulement imaginer l'étendue de ce que nous ne saurons jamais? Une vaste et palpitante aventure intellectuelle, menée avec humour et pédagogie par l'un des grands mathématiciens d'aujourd'hui.

Sherlock Holmes est la figure mythique du détective, celui qui sait établir la vérité grâce à son sens de la déduction. Pour beaucoup, le talent de Sherlock Holmes tient d’abord dans une capacité d’observation exceptionnelle, symbolisée par sa loupe, qui lui permet de saisir le détail qui a échappé au commun des mortels.
Qu’il me soit permis ici d’explorer une autre explication, qui est sans doute complémentaire. Prenons un exemple parmi les plus purs du talent de déduction de notre célèbre détective, au début de « L’escarboucle bleue ». Un homme a perdu son chapeau dans une altercation et s’est enfui. Holmes présente ce chapeau au Dr Watson, lui confie sa loupe, et lui demande d’en déduire la personnalité du possesseur de ce chapeau.

Lire l'article d'Olivier Marre sur The Conversation

Pourquoi dit-on que les ordinateurs quantiques vont bouleverser la cryptographie d’aujourd’hui ? Quelles nouvelles attaques pourraient-ils permettre et peut-on s’en prémunir ? Mélissa Rossi a effectué sa thèse en cryptographie post-quantique dans le laboratoire de cryptographie de l’ENS de Paris. Ce laboratoire fait aussi partie de Inria, CNRS et PSL. Son projet de thèse a aussi été financé par Thales et par l’agence nationale de la sécurité des systèmes d’information (ANSSI). Elle vient nous éclairer sur ces questions dans la rubrique « Il était une fois ma thèse ».

Databiographie
Charly Delwart
Flammarion (28 août 2019)
336 pages


Présentation de l'éditeur
Charly Delwart a toujours eu question à tout. Quand il a découvert, à la lecture d une statistique, qu il y avait sur Terre 200 000 loups sauvages pour 400 millions de chiens domestiques, il s est posé une nouvelle question : si deux simples chiffres donnent une idée claire de ce que notre monde devient, est-ce que les statistiques pourraient aussi éclairer sa propre existence ? Dire qui il a été et qui il est aujourd'hui, à cet instant précis de ses 44 ans ? En cherchant à représenter graphiquement sa vie intérieure et sociale, Charly Delwart crée un nouveau genre de biographie : celle qui se raconte en chiffres, en illustrant ses données personnelles d histoires et de souvenirs. Une databiographie. Qu est-ce que l on raconte de sa vie en la quantifiant ? C est la question que pose ce livre. Et sa réponse est littéraire puisqu'il invente un mode de déchiffrement de soi, qu il tend comme un miroir : en plongeant dans la databiographie d un autre, c est lui-même que le lecteur reconnaîtra.