Le blog-notes mathématique du coyote

 

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Editorial

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.


mardi 27 janvier 2009

La surface de Boy


La surface de Boy, du nom de Werner Boy, mathématicien ayant le premier imaginé son existence en 1902, peut être « vue » comme une sphère dont on a recollé deux à deux les points antipodaux, ou encore un disque dont on a recollé deux à deux les points diamétralement opposés de son bord. On peut également la construire en recollant le bord d'un disque sur le bord d'un ruban de Möbius.
De nombreuses images de la surface de Boy peuvent être trouvées sur l'album Le Topologicon de Jean-Pierre Petit qui contient également une animation, sous forme d'un folioscope montrant comment faire croître un Ruban de Möbius à trois demi-tours pour le transformer en surface de Boy.

Pour en savoir plus : Le retournement de la sphère

dimanche 20 juillet 2008

Sphère de Riemann

En mathématiques, la sphère de Riemann est une manière de prolonger le plan des nombres complexes avec un point additionnel à l'infini. Elle est baptisée du nom du mathématicien du 19ème siècle Bernhard Riemann, mort le 20 juillet 1866.

vendredi 15 février 2008

Deux preuves du Théorème de Pythagore

Une première preuve rigoureuse du Théorème de Pythagore :


Et une illustration pas rigoureuse du tout, mais plus facile à comprendre (même si les explications sont en russe) :

dimanche 23 décembre 2007

Retournement de la sphère


Pour en savoir plus : Le Retournement de la Sphère

vendredi 2 novembre 2007

Théorème de Morley

Le théorème de Morley, découvert par Frank Morley en 1898, est un théorème de géométrie.
Soit ABC un triangle quelconque. On trace les trissectrices de ses angles. Leurs intersections se coupent pour former un triangle équilatéral PQR.


Des démonstrations sont présentées sur Wikipédia.

samedi 25 août 2007

Carrés gréco-latins

Un carré gréco-latin est un tableau carré de n lignes et n colonnes remplies avec n2 paires distinctes, et où chaque ligne et chaque colonne ne contient qu'un seul exemplaire. Il s'agit de la superposition de deux carrés latins orthogonaux. Si les deux carrés latins n'étaient pas orthogonaux, alors une paire pourrait apparaître plus d'une fois. Euler donna le nom "gréco-latin" à ces carrés car il utilisait souvent une paire composée de lettres provenant des alphabets grec et latin.


Carré gréco-latin d'ordre 5
Le problème des officiers

En 1782, Leonhard Euler imagine le problème mathématique suivant. On considère six régiments différents, chaque régiment possède six officiers de grades distincts. On se demande maintenant comment placer les 36 officiers dans une grille de 6x6, à raison d'un officier par case, de telle manière que sur chaque ligne et chaque colonne contiennent tous les grades et tous les régiments.
Il s'agit d'un carré gréco-latin d'ordre 6 (un carré latin pour les régiments, un carré latin pour les grades), problème dont la résolution est impossible. Euler l'avait déjà pressenti à l'époque, sans toutefois donner une démonstration formelle à sa conjecture. Il dira :
Or, après toutes les peines qu’on s’est données pour résoudre ce problème, on a été obligé de reconnaître qu’un tel arrangement est absolument impossible, quoiqu’on ne puisse pas en donner de démonstration rigoureuse.

En 1901, le français Gaston Tarry démontre formellement l'impossibilité du résultat grâce à une recherche exhaustive des cas et par croisement des résultats.
Euler crut pouvoir généraliser son constat en conjecturant qu’il n’y avait pas de telles dispositions pour 4k + 2 avec k ≥ 1. En 1959, avec l’aide d’ordinateurs, deux mathématiciens américains, Bose et Shrikhande, trouvèrent des contre-exemples à la conjecture d’Euler. La même année, Parker trouva un contre-exemple d’ordre dix. En 1960, Parker, Bose et Shrikhande démontrèrent que la conjecture d’Euler était fausse pour tous les n ≥ 10.



A voir

mercredi 6 décembre 2006

Théorème de Kawasaki

Après avoir créé un origami, déplions la feuille de papier.



Soit la suite des angles a1, a2, ..., a2n autour d'un sommet (notons au passage qu'il y a toujours un nombre pair d'angles autour d'un sommet). L’addition d’un angle sur deux autour d’un sommet sur le papier déplié est égale à 180° :

a1 + a3 + a5 + ... + a2n-1 = 180° ou a2 + a4 + a6 + ... + a2n = 180°

Les applications techniques de l'art de l'origami sont également très nombreuses: la conception de sécurité gonflable, le déploiement de panneaux solaires de satellite, la fabrication de télescopes de grandes dimensions, etc.

A voir : Kawasaki's Theorem, Origami & math

mercredi 1 novembre 2006

Théorème de Pick

Soit un polygone construit sur une grille de points équidistants tel que tous ses sommets soient des points de la grille ; le théorème de Pick fournit une formule simple pour calculer l'aire A de ce polygone en se servant du nombre de points intérieurs du polygone (i) et du nombre de points du bord du polygone (b) :

A = i + b/2 - 1

Dans l'exemple ci-contre, l'aire du polygone est : 3 + 14/2 - 1 = 9.
Notons que le théorème tel qu'énoncé ci-dessus est seulement valide pour les polygones simples, c'est-à-dire ceux constitués d'une pièce et qui ne contiennent pas de "trous". Ce résultat fut énoncé en premier par Georg Alexander Pick (1859-1942) en 1899.

A voir :

samedi 20 mai 2006

Théorème de Lowry-Wallace-Bolyai-Gerwein

« Deux polygones de même aire peuvent être transformés l’un en l’autre par dissection polygonale. »
(Théorème de Lowry-Wallace-Bolyai-Gerwein)


Dissection de cinq octogones pour en former un seul.

Bolyai en 1832 et Gerwein en 1833 ont prouvé qu'un jeu donné de polygones peuvent être découpés en un nombre fini de pièces qui peuvent alors être assemblées pour former un autre jeu de polygones, tant que les deux jeux ont la même aire totale. (Frederickson cite aussi Lowry en 1814 et Wallace en 1831). Les preuves se font par construction, mais produisent des dissections avec beaucoup de pièces. C'est un défi de trouver des dissections économiques, qui utilisent le moins de pièces possibles. Bien qu'on connaisse quelques algorithmes pour construire des dissections économiques, il n'existe aucun algorithme pour décider si on a découvert une dissection avec le nombre minimal de pièces.

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