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.

vendredi 18 mars 2011

Le calendrier maya se terminerait en 2116

Les frères Böhm ont découvert que l'interprétation de la fin du monde n'était pas prévue par le calendrier maya pour 2012, mais pour 2116. Leur étude, publiée dans la revue allemande Astronomische Nachrichten, vient remettre en cause les idées reçues sur le sujet.
Bohumil et Vladimir Böhm, respectivement mathématicien et professeur d'histoire et d'espagnol, s'intéressent tous deux de très près à la culture maya. Les Mayas étaient obnubilés par les chiffres et les dates. Le problème réside dans le fait qu'ils utilisaient plusieurs calendriers. Leur calendrier religieux comportait 260 jours ; un autre de leurs calendrier en avait 365, et était employé principalement à des fins agricoles ; enfin, ils se servaient également d'un calendrier de neuf jours, qui correspond à peu près à notre semaine. Ils avaient, en outre, défini un cycle long de 1 872.000 jours.
Connaître la relation liant leur calendrier au nôtre permet de savoir quand était prévue, selon eux, la fin du monde, correspondant selon ses défenseurs à la fin de ce cycle. Cependant, cette relation se révèle très complexe à établir ; il faut s'appuyer sur des événements relatés et datés et par des sources chrétiennes, et par des sources mayas, tout en sachant quel calendrier maya a été utilisé pour la datation.
Les recherches de Vladimir et Bohumil Böhm les ont amenés à conclure que depuis cinquante ans, les rapports calculés entre notre calendrier et le calendrier maya étaient faussés. En effet, John Eric Sidney Thompson, archéologue et spécialiste de la culture maya de la première moitié du XXème siècle, avait déterminé cette relation sans tenir compte d'une interruption dans l'usage du calendrier maya due à l'occupation de deux cités-temples par des tribus mexicaines. C'est en rectifiant cette erreur que les frères Böhm, se basant sur un code maya conservé à la Bibliothèque universitaire saxonne de Dresde, ont découvert que les Mayas n'avaient pas prévu la fin de leur cycle pour 2012, mais pour 2116.

Source : Techno-science

jeudi 3 février 2011

Papillonnage et mathématiques des images

Les vieux films présentent de nombreux défauts. L’un d’entre eux est le papillonnage (appelé « flicker » en anglais) qui est visible sous forme de fluctuations importantes de contraste d’une image du film à l’autre. Les images peuvent se modéliser comme des objets mathématiques, et on peut manipuler ces objets de façon à modifier les contrastes et corriger le papillonnage.

Lire l'article Papillonnage et mathématiques des images sur le site Images des mathématiques

lundi 31 janvier 2011

Qui est le meilleur joueur de tennis de tous les temps ?

A l'heure où l'on parle (à nouveau) du déclin de Federer et Nadal, on peut se demander quel est le meilleur joueur de tennis de tous les temps. Encore faudra-t-il définir le terme "meilleur"... On trouvera un très intéressant billet sur ce sujet sur le blog Inclassables mathématiques.

lundi 20 décembre 2010

Carl Sagan a tué le père Noël

Le père Noël est à la mode en cette fin d’année. Voilà un personnage bien commode pour conditionner la bonne conduite des petits enfants. Il est cependant beaucoup moins facile de prouver son existence. Étonnamment, l’existence du père Noël est l’objet très sérieux d’un problème scientifique. Alors, que dire à nos enfants ?

L’existence du père Noël, un problème scientifique

Nous connaissons tous l’histoire. Ce bonhomme rouge que nous appelons père Noël remplit sa hotte de jouets, monte sur son traîneau, commence sa tournée avec Rudolf, son renne au nez rouge luminescent (c’est bien pratique), s’arrête à chaque maison, remplit chaque chaussette d’un cadeau (au moins) et repart jusqu’à la maison suivante. Il est donc possible, si l’on connaît le nombre de maisons et de chaussettes, de pouvoir calculer un tel voyage dans le cadre de lois physiques. Selon Karl Popper, ce problème est falsifiable : il s’agit bien d’un problème scientifique.


La démonstration de Carl Sagan

Le regretté Carl Sagan, avec son hypothèse portant uniquement sur les États-Unis, porte un coup fatal à Santa. Le père Noël dispose de huit heures pour visiter 100 millions de maisons (sans mentionner le problème de la propulsion du traîneau). Supposons qu’il passe au moins une seconde à remplir les chaussettes. Sa tournée lui prendrait trois ans. Conclusion : impossible de réaliser ce tour de passe-passe en huit heures. CQFD. S’il l’on considère, en plus, que cette seconde inclut la descente par la cheminée, le garnissage de la chaussette et le retour au traîneau, l’histoire se complique. La durée totale ne peut être inférieure à l’une de ces trois étapes et donc à la descente de la cheminée. Supposons qu’elle ait une hauteur de cinq mètres, il faudrait une chute libre de la même hauteur, qui prend une seconde. Le mythe du père Noël ne tient plus debout.

Travelling Santa Problem

À partir de 1988, le mystère du père Noël est rebaptisé TSP, Travelling Santa Problem. Des scientifiques tels que Vernon P. Templeman ou Richard Waller étudièrent d’autres parties du problème. En considérant le poids de la cargaison (300.000 tonnes de jouets) ainsi que la vitesse de livraison (3.000 fois la vitesse de la lumière), Waller constata que la résistance de l’air ferait disparaître l’attelage en flammes. De plus, on ne connaît pas de renne volant. Le scientifique en conclut donc que le père Noël était mort...

Les paramètres du TSP

Ce modèle inclut, en outre, plusieurs paramètres. Le sac de jouets est un aspect majeur, mais il faut aussi penser au traîneau : le modèle à rennes est écarté pour lui préférer une sorte de convoi en lévitation de 600 kilomètres de long. Bien que l’aspect luminescent de la truffe de Rudolph ne soit pas à écarter – les lucioles sont luminescentes après tout –, on peut en déduire qu’il s’agit d’un animal mutant, d'autant qu'il représente un cas unique de ruminant volant. Les rennes que nous connaissons ne peuvent tracter que 150 kilos. Il faudrait donc 2 millions de rennes (et un attelage de 2.000 kilomètres) pour avoir une chance pour les cadeaux d’arriver à bon port.
Il faut également considérer l’accélération après chaque arrêt, la résistance de l'harnachement, le temps de travail avec le décalage horaire, le bruit généré par un tel convoi, la longueur du parcours, la vitesse de croisière, l’énergie nécessaire et la question incontournable des cheminées (auxquelles le chauffage électrique et au gaz ont fait du tort). Il reste un autre problème, et non le moindre : celui de la légalité d’une telle entreprise (s’introduire dans une maison pendant la nuit constitue une violation de domicile caractérisée).

Conclusion

Nous sommes donc bien contraints de conclure que le père Noël n’existe pas, la science l’a tué... Mais ne le dites pas aux enfants et que cela ne vous empêche pas de perpétuer la tradition !

Source : Futura-Sciences

vendredi 10 décembre 2010

Beauté et diversité des flocons de neige

Les formes variées des flocons de neige incitent les petits à les observer lorsqu’ils tombent sur leurs vêtements et qu’ils y demeurent juste le temps d’admirer leur beauté et leur diversité. Certains enfants devenus grands délaissent parfois leurs activités pour porter un regard sur ces cristaux qui se forment et disparaissent si rapidement. Des scientifiques, toujours admiratifs de ces mystérieux flocons, entreprirent des études relatives aux formes diversifiées des flocons de neige et en établirent le nombre de variétés.
En 1511, Johannes Keppler se questionnait sur le prisme en forme d’hexagone des flocons dont tous les côtés ne se développent pas nécessairement à des vitesses similaires. En 1635, René Descartes créa des représentations de schémas des formes variées de cristaux sans pouvoir poursuivre plus loin sa recherche vu l’inexistence des microscopes à cette époque. L’anglais Robert Hooke, se basant sur cette étude, décrivit plus abondamment ces flocons de formes si complexes.Un japonais, du nom de Ukichiro Nakaya, initia la première étude faite de façon systématique de ces flocons de neige, poussant la recherche en laboratoire en créant lui-même des cristaux afin d’en faire une meilleure observation. La Commission internationale de la Neige et de la Glace émet des classements depuis 1952 et distingue sept groupes de cristaux. Le japonnais Nagaya les répartit pour sa part en quarante et un types de formes différentes. En 1966, de nouvelles études poursuivies dans la lignées des recherches de ce japonnais établit à 80 le nombre de genres différents de ces cristaux.
La légende veut qu’aucun flocon ne soit identique, croyance difficile à vérifier mais si on se fie à des calculs de probabilité, cette affirmation semble vraisemblable. La passion pour les flocons du physicien américain Kenneth Libbrecht, de l'Institut de technologie de Californie, le mena à la création d’un site internet entièrement dédié à ce sujet : SnowCrystals.com. Il y propose notamment la consultation des illustrations de multiples formes de cristaux qui, par leur beauté et leur diversité, ne laissent personne indifférent.


Source : Sur-la-Toile

jeudi 9 décembre 2010

Griffonner pendant les maths : séries infinies

mercredi 8 décembre 2010

Griffonner pendant les maths : étoiles

mardi 7 décembre 2010

Griffonner pendant les maths : arbres binaires

lundi 6 décembre 2010

Les paradoxes de Pékin Express

Je regardais samedi l'émisson Pékin Express. Durant cette étape, les binômes étaient mélangés. Chaque nouvelle équipe était constituée d'un "pousseur", dont le but était d'aller le plus vite possible, et d'un "ralentisseur", qui devait freiner le pousseur. Le pousseur en dernière position quand la première équipe franchit la ligne d'arrivée fait éliminer son équipe d'origine. Une équipe ne peut avancer que si les deux avancent. Le pousseur ne peut pas contraindre l'autre à avancer, mais le ralentisseur peut le forcer à s'arrêter. Il est donc tout puissant.
Prenons par exemple les 4 équipes A, B, C et D, constituées à l'origine des concurrents A1, A2, B1, B2, C1, C2 et D1, D2. On les mélange pour constituer les nouvelles "équipes". Soient les équipes A1-B2, B1-C2, C1-D2 et D1-A2 (1 est le pousseur et 2 le ralentisseur).

Paradoxe 1 : comment la course peut-elle démarrer ?

En effet, Si A1, veut avancer, B2 devrait refuser tant que B1 n'est pas parti. Idem pour les autres équipes. Donc personne ne devrait partir, ou alors tout le monde devrait prendre le même bus... Pourtant la course démarre (après deux heures d'attente quand même). C'est ici que la logique s'arrête et que commence la négociation (marchandage, promesses, etc.)

Paradoxe 2 : comment une équipe peut-elle franchir la ligne d'arrivée ?

On retrouve le même problème qu'au départ : si A1 veut passer la ligne, B2 devrait refuser tant que B1 ne l'a pas franchie. Et pourtant l'épreuve se termine... Cette saison c'était un peu différent car une des équipes était l'équipe d'origine qui bénéficiait d'une immunité. Elle n'avait donc pas à se soucier des autres. Peut-être une leçon tirée des années précédentes ?

Paradoxe 3 : un ralentisseur peut éliminer une équipe à lui seul

Il s'est passé quelque chose d'intéressant samedi. Deux concurrents qui ne s'apprécient pas du tout, appelons-les A1 et B2, forme un binôme. Sur la route, B2 remarque qu'ils rattrapent sa coéquipière B1. Il décide de s'arrêter. Logique. B2 passe et prend de l'avance. Derrière eux se trouvait le binôme D1-A2. Evidemment A2 s'arrête. Logique aussi. Et voici les deux binômes A1-B2 et D1-A2 stoppés en pleine nature. Il est clair que pour débloquer la situation, il faut que le binôme A1-B2 redémarre, mais B2 refuse de le faire, contre toute logique (rancoeur, susceptibilité, vengeance, etc.), puisque sa coéquipière est devant. Voilà comment un ralentisseur peut éliminer une équipe à lui seul (quelle équipe, on le saura samedi prochain). Tout cela parce qu'un binôme a pris l'intiative de démarrer la course...
On peut visionner cet épisode (et les autres) sur le site de M6.

Tout ça pour dire que la logique et la théorie des jeux restent impuissantes face aux sentiments humains !

vendredi 3 décembre 2010

Griffonner pendant les maths : noeuds

jeudi 11 novembre 2010

Des fractales dans le cerveau

Vu hier soir sur la TSR :

vendredi 29 octobre 2010

Découpe d'une citrouille

Comme Halloween approche, voici une citrouille découpée en dodécaèdre. Pour savoir comment s'y prendre, relisez mon billet sur la découpe des pommes.

lundi 11 octobre 2010

Comment découper des pommes

Apple Platonic Solids montre de façon détaillée comment découper des pommes en forme de solides platoniciens. Rappelons au passage que les cinq solides platoniciens sont : le tétraèdre, le cube, l'octaèdre, le dodécaèdre et l'icosaèdre.

lundi 13 septembre 2010

On pourrait prédire quelles espèces seront un jour en danger

Lorsqu’une espèce est considérée comme menacée, il est souvent trop tard pour inverser la tendance. Des scientifiques viennent de montrer qu’il serait possible de prédire, grâce à des analyses statistiques, quelle espèce sera menacée demain. De quoi laisser le temps de réagir…
Si 2010 a été déclarée Année de la biodiversité, c'est parce que le taux d'extinction d'espèces est manifestement très élevé aujourd'hui. La valeur n'est précisément connue mais on estime qu'une espèce sur trois est menacée. L'une des questions actuelles est de quantifier le risque qui pèse sur une espèce donnée. Bien sûr, on sait qu'avant de disparaître définitivement, ses représentants deviennent de moins en moins nombreux. Sur la base de ce critère simple, l’UICN (Union internationale pour la conservation de la nature) a établi des catégories pour les espèces en danger : quasi-menacée, vulnérable, en danger, en danger critique d’extinction... Mais comment est-il possible de déterminer le point critique au-delà duquel l’espèce est vouée à s'éteindre ?
Si on en croit une étude publiée dans Nature, il serait maintenant possible de le savoir avant d’arriver à ce point critique. Deux chercheurs, John M. Drake de l’Odum School of Ecology de l’Université de Georgie et Blaine D. Griffen de l’université de Caroline du Sud, ont montré expérimentalement l’existence d’un ralentissement critique au sein d’une population.
Ce terme, qui décrit la diminution du taux de récupération, après une perturbation, d’un système qui s’approche d’un point critique, est bien connu des physiciens ou des géologues. En biologie, si le ralentissement critique correspond à une population qui a du mal à se remettre de perturbations environnementales, il n’avait encore jamais été prouvé expérimentalement. Il s’agit donc d’une première !

Un délai de 8 générations

C’est en étudiant un minuscule crustacé, la daphnie (Daphnia magnia), exposé à des conditions environnementales difficiles que les scientifiques ont pu obtenir des réponses. Certaines populations ont été soumises à des conditions de stress, c'est-à-dire un apport décroissant en nourriture. D’autres, les groupes contrôles, ont été placés dans des conditions optimales. L’expérience s’est étendue sur une durée de 416 jours, le temps nécessaire pour voir disparaître complètement l’ensemble des groupes affamés.
Les scientifiques ont alors cherché des données statistiques permettant de prévoir l’arrivée du point critique (aussi appelé en mathématiques la bifurcation transcritique). Les valeurs de quatre données (pour les matheux : les coefficients de dissymétrie, de variation, d’auto-corrélation et de corrélation spatiale) augmentaient déjà 110 jours, soit 8 générations de daphnies, avant l’arrivée du point critique. Cet intervalle de temps correspond donc au ralentissement critique recherché.
La preuve étant là, ce système pourrait alors être utilisé dans le domaine de la sauvegarde de la biodiversité, mais également dans tous les domaines de la biologie. De plus, les auteurs assurent qu’il n’est pas nécessaire de comprendre ni de connaître les équations mathématiques sous-jacentes pour utiliser la théorie. Même si l’environnement naturel est bien plus complexe qu’un laboratoire aux paramètres contrôlés, ces résultats devraient permettre de détecter suffisamment tôt les espèces dont la menace d’extinction est proche. Malheureusement, ils ne disent pas quelles sont les mesures à prendre pour éviter la disparition de l’espèce en question…

Source : Futura-Sciences

vendredi 27 août 2010

Un logiciel pourrait-il prédire l'avenir ?

Vous souvenez-vous du film "Minority Report" ? Ce film projetait la ville de Washington en l'an 2054, et présentait une méthode permettant d'arrêter des criminels juste avant qu'ils ne commettent leur crime. C'est ce que tentent de faire, à l'aide d'un programme informatique, la police de New-York, de Memphis ou encore plus récemment celle de Los Angeles. Le logiciel utilisé est certes moins performant que dans le film, et n'arrive pas encore à prédire si une personne est prête à commettre un délit, mais il arrive tout de même à analyser 20 ans de données dans le but de lister les quartiers dans lesquels la criminalité sera probablement en hausse.
Il s'agit d'un logiciel d'analyse prédictive conçu initialement par IBM, puis adapté par la police de New-York, baptisé CRUSH (Criminal Reduction Utilising Statistical History). Il analyse les données historiques et recherche les répétitions de modes opératoires, de lieux, de dates ou d'heures. Ce croisement de données émet des statistiques permettant de prévoir le lieu où le risque d'avoir une hausse de délinquance est important.
Cet outil se révèle efficace pour les méfaits répétitifs (agressions, vols de voitures, ...) qui ont diminué de 31% à Memphis depuis le début de l'utilisation de CRUSH en 2008, mais un meurtre ou bien un cambriolage de haut vol par exemple ne peut malheureusement pas être décelé d'avance.
C'est à se demander si cette réussite n'est pas à l'origine de l'investissement de Google et de la CIA, qui ont récemment investi chacun 10 millions de dollars dans la start-up "Recorded Future". Cette société travaille sur l'analyse des liens entre les données et documents présents sur Internet afin d'en faire une analyse temporelle, ciblant principalement le domaine de la finance.

Auteur de l'article: Cédric DEPOND sur Techno-Science

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