Le blog-notes mathématique du coyote

Le forum Apprendre Maple permet de poser des questions sur ce logiciel de mathématiques.

A voir aussi :

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• Introduction à Maple
• Manuel Maple
• TD de Maple

Je compterai toujours, pour ma part, au nombre des heures les plus douces, les plus heureuses de ma vie, celles où j'ai pu saisir dans l'espace et étudier sans trève quelques-uns de ces êtres géométriques qui flottent en quelque sorte autour de nous.

Gaston Darboux

Une prime de 1,45 million d'euros promise au joueur qui résoudra l'énigme d'Eternity II
Article du Monde, 23 juillet 2007

La simplicité apparente du plateau de 16 fois 16 cases et ses 256 pièces colorées ne doit pas faire illusion. Eternity II, casse-tête mathématique dont le lancement est prévu le 28 juillet dans vingt pays, est un jeu d'une extrême complexité. D'ailleurs, le premier joueur qui sera capable de résoudre cette vaste énigme en forme de puzzle recevra un prix de deux millions de dollars, soit 1,45 million d'euros. Le jeu sera disponible au prix de 50 euros environ.

Eternity II est composé de petites pièces carrées dont chacune est divisée en quatre parties colorées, ornées de motifs géométriques distincts. Pas question de reconstituer un paysage ou une photo, le but du jeu consiste à faire correspondre toutes les pièces de tous côtés. Un peu comme aux dominos, il faut faire correspondre couleurs et formes pour placer côte à côte deux pièces du puzzle.
Il existe des milliers de combinaisons gagnantes possibles, mais aucune machine ou aucun ordinateur ne saurait les résoudre car le codage de l'énigme invoque la mathématique des nombres complexes, l'analyse combinatoire, la théorie des probabilités, mais aussi et surtout la théorie des pavages dits quasi périodiques, dont l'un des grands découvreurs, Roger Penrose, n'a jeté les fondements qu'en 1974.
Pour mettre au point Eternity II, il a fallu avoir recours à la physique des quasi-cristaux, mais aussi à la statistique et aux mathématiques dites "discrètes" dont le succès tient à leurs applications dans la sphère informatique. Jusqu'au dernier moment et au dernier placement de la 256e pièce, nul ne pourra dire s'il est proche ou loin de la solution.

UNE PREMIÈRE VERSION EN 1999

Christopher Monckton, 55 ans, le créateur de ce jeu d'assemblage un peu particulier digne des figures impossibles d'Escher, n'en est pas à son coup d'essai. Le créateur d'Eternity avait déjà défriché le concept avec le premier Eternity lancé en 1999. Ce casse-tête composé de 209 pièces de formes différentes s'est écoulé à plus de 500 000 exemplaires et était déjà associé à une récompense d'1 million de livres sterling (1,48 million d'euros). Deux étudiants en géométrie et recherche combinatoire de Cambridge parvinrent, après sept mois de travail et l'aide de deux micro-ordinateurs et un programme d'intelligence artificielle, à résoudre l'énigme. Ils empochèrent la récompense et se firent embaucher par l'inventeur, qui, ruiné, dut vendre son manoir afin de développer le jeu suivant.
Le vicomte Christopher Monckton, diplômé de Cambridge, qui fut journaliste puis conseiller politique de Margaret Thatcher, s'est découvert une passion pour les mathématiques et les puzzles. Devenu célèbre avec Eternity, ce vicomte britannique, officier de l'ordre de Jérusalem et chevalier de l'ordre de Malte, est surtout connu en Angleterre pour ses grilles géantes de sudoku. Ses conseils pour résoudre Eternity II : "Lisez la question, ne paniquez pas, procédez par étapes, persévérez, et, surtout, unissez vos efforts." Le dépouillement des résultats est prévu le 31 décembre 2008.

A voir : Eternity II Puzzle (Wihipedia)

Petite note personnelle: où y a-t-il des nombres complexes là-dedans ?

En visite chez ma soeur dans le canton de Fribourg, j'en ai profité pour aller à un loto, ce que je ne fais qu'une ou deux fois par an. Et là, incroyable, pour la première fois depuis une quinzaine d'années, j'ai enfin pu crier "carton !". Mais la loi de Murphy était toujours là, et on était cinq à crier en même temps (ce qui n'est arrivé qu'une fois dans la soirée), si bien que je n'ai eu qu'un cinquième du prix...

Je pense qu'il y a pas mal de questions à se poser en classe autour du loto : comment générer une grille, comment faire pour que les grilles soient les plus différentes possibles, comment le risque de cartons multiples augmente avec le nombre de numéros tirés, combien faut-il tirer en moyenne de numéros pour avoir une quine, une double quine ou un carton, est-ce que les tirages sont vraiment aléatoires (à cause de la façon dont les numéros sont remis dans le sac), etc.

Pi in the sky est une revue canadienne anglophone paraissant deux fois l'an pour les lycéens, ayant pour but de promouvoir les mathématiques, d'établir un contact direct entre les professeurs et les élèves, d'augmenter l'implication des élèves de lycées dans les activités mathématiques, et de promouvoir les carrières en mathématiques.

Alexis Clairaut est l'un des plus grands mathématiciens de son temps. Il lit son premier mémoire à l'Académie des sciences alors qu'il n'a pas treize ans, devient académicien à dix-huit ans, participe à l'expédition en Laponie destinée à vérifier l'aplatissement de la Terre aux pôles, détermine par le calcul le mouvement de la Lune et le retour de la comète de Halley.
Le cœur du site www.clairaut.com est une base de données sur la vie de Clairaut dont les enregistrements sont progressivement mis en ligne.

Voici un problème qui me turlupine depuis que Gilles Jobin l'a posté sur son blog. Les Blancs sont au trait. Il ne fait pas de doute qu'ils gagneront facilement la partie. La question est cependant de savoir le nombre minimum de coups nécessaires pour mater l'adversaire. On suppose évidemment que les deux adversaires jouent le mieux possible.

Un mathématicien, comme un peintre ou un poète, est un fabricant de formes. Si ses formes sont plus permanentes que les leurs, c’est parce qu'elles sont faites avec des idées.

Godfrey Harold Hardy

Accromαth est une revue francophone semi-annuelle produite par l'Institut des sciences mathématiques et le Centre de recherches mathématiques. S'adressant surtout aux étudiants et enseignants d'école secondaire et de Cégep, la revue est distribuée gratuitement dans toutes les écoles secondaires et tous les cégeps du Québec.
Cette revue est téléchargeable au format PDF sur le site accromath.uqam.ca. On peut aussi y consulter les archives.

Sommaire du volume 2

• Éditorial
• Dossier Applications des mathématiques
• Les miroirs ardents
• Dossier Histoire des mathématiques
• Eurêka ! Eurêka !
• Dossier Mathématiques et musique
• La construction des gammes musicales
• Dossier L'infini
• L'infini, c'est gros comment ?
• Dossier Logique mathématique et informatique théorique
• Envolées intersidérales... à destination terrestre !
• Apprendre à parler à des machines
• Section problèmes
• Solutions
• Pour en savoir plus

J'ai déjà écrit un billet sur les crop circles où je m'émerveillais de cet art, tout ce qu'il y a d'humain, n'en déplaise aux farouches défenseurs de la cause extra-terrestre.
Toujours vivace, ce phénomène bientôt trentenaire avait connu une flambée médiatique en 2002 avec la sortie du film Signes. C’est de nouveau le cas en France grâce à TF1 qui en fait le thème de sa série Mystère.
Voici un crop circle moins géométrique, mais porteur d'un message.

Le 16 Août 2002, sur un champ à environ 5 miles (env. 8 km) de Chibolton une nouvelle formation représentant une silhouette d'alien "gris", dans un rectangle, accompagnée d'un disque assimilable à un CD-ROM. La formation fait 110m sur 70 environ. Le décryptage du disque (blé debout = bit '1' et blé couché = bit '0') donne un message en anglais : Beware the bearers of FALSE gifts & their BROKEN PROMISES.Much PAIN but still time.BELIEVe..There is GOOD up there.We oppose DECEPTION.Conduit CLOSING.



Sources :

• Le gogogramme de Crabwoods
• Le mystère des crop circles
• Le mystère de Chilbolton
• Crop circles : les extraterrestres sont-ils artistes ?
• ... et plein d'autres en tapant "Crabwood" dans un moteur de recherche.

Le blogue Brouillon de poulet pour l'âne s'intéresse principalement aux mathématiques et à l'éducation. Comme l'éducation est la voie de l'épanouissement, comme la mathématique est l'expression de la beauté et de la justice et puisque que les mathématiques sont partout, ce blogue touchera à tout ce qui est beau et inspirant et dénoncera ce qui ne l'est pas.

La chronique de Jean-Luc Nothias. Publiée le 11 juillet 2007 dans le figaro.fr.

JE N'EXISTE PAS, mais je suis visible. J'existe, mais je suis invisible. Qui suis-je ? Ce pourrait être une définition qui irait comme un gant à la fameuse « bosse des maths ». Qui n'existe pas anatomiquement parlant, mais dont certaines personnes très douées sont de toute évidence pourvues. On peut être un « boss » sans avoir de bosse. Mais il faut pour cela bosser.
Le concept de bosse des maths est né au début du XIXe siècle. Deux drôles de fées se sont penchées sur son berceau : d'une part les démonstrations ahurissantes et « magiques » des calculateurs prodiges, d'autre part les premières tentatives pour comprendre le fonctionnement du cerveau.
Côté prodige, on peut citer, en 1811, ce jeune Américain de 7 ans, Zerah Colburn, qui pouvait répondre instantanément à des questions comme « combien y a-t-il d'heures dans 7 ans, 14 jours et 40 heures ? ». « 61 696 ». « Combien y a-t-il de secondes en 25 ans ? » « 788 400 000 ». Ou ce jeune berger italien âgé de 10 ans, Vito Mangiamele, qui fut interrogé en 1837, à Paris, lors d'une séance de l'Académie des sciences. Il parvint à résoudre des opérations comme « quelle est la racine cubique de 3 796 416 ? ». En moins d'une minute, il trouva la bonne réponse, « 156 », et bien d'autres encore plus difficiles. Ce jeune Vito fut d'ailleurs au centre d'une grande bataille scientifico-médicale entre les tenants et les opposants d'une théorie appelée « phrénologie ».
« Art de reconnaître les instincts, les penchants, les talents et les dispositions morales et intellectuelles des hommes et des animaux par la configuration de leur cerveau et de leur tête. » Tout ou presque est dit dans le titre du livre de Franz Josef Gall (1757- 1828), fondateur de la phrénologie qu'il appelait d'ailleurs à l'époque « cranioscopie ». Et il eut une influence très forte à Paris, car il vint s'y fixer. Et pas seulement dans les milieux médicaux, avec Broussais, Comte et de Broca, puisque Balzac, par exemple, fut « phrénologue ».
Gall eut la première idée de sa théorie en remarquant que ses étudiants qui avaient le plus de mémoire avaient les yeux les plus proéminents ! Donc l'organe de la mémoire devait se trouver derrière les yeux. Et l'idée était que, plus développée était telle ou telle capacité, plus grosse devait être la zone du cerveau où elle résidait. Il cartographia ainsi plus d'une trentaine de protubérances pour l'amitié, la ruse, la finesse, la prévoyance, l'esprit métaphysique... Il alla jusqu'à mettre au point une méthode de diagnostic par palpation du crâne...

Plusieurs zones du cerveau sont mobilisées simultanément

C'est aussi à cette époque que, sur les mêmes « principes », un professeur de médecine italien, Cesare Lumbroso, cherche ce que l'on pourrait appeler la « bosse de la délinquance ». À l'issue d'observations et de mesures de milliers de crânes, il va jusqu'à prétendre que certaines catégories de délinquants ont leurs propres caractéristiques anatomiques sur le crâne et le visage. Un « délit de faciès » avant l'heure.
On sait aujourd'hui que tout cela est faux et archifaux. L'idée, tout aussi fausse, qu'être doué en mathématiques est un « don » de naissance, est néanmoins encore fort répandue. Pourtant, mis à part quelques cas particuliers, toutes les études montrent que nous naissons égaux devant les maths et les autres matières. Les bébés, qui ont la notion des nombres dès leur septième mois, seront à l'aise en mathématiques si on leur en donne le goût très tôt.
Une autre idée reçue qui a du mal à disparaître est celle de la localisation unique, dans notre cerveau, de telle ou telle capacité. Ainsi, il y aurait un endroit bien précis pour le calcul, une espèce de « centre des maths ». Les plus récentes études du fonctionnement cérébral par imagerie médicale montrent le contraire. Plusieurs zones du cerveau sont mobilisées simultanément lors d'une tâche mathématique.
Plus étonnant encore, les différentes opérations de calcul ne s'effectuent pas aux mêmes endroits. Ainsi, pour une soustraction, ce sont les régions préfrontale et pariétale qui vont s'activer tandis que pour une multiplication, c'est le cortex pariétal inférieur qui va intervenir.
Tout comme existe la dyslexie, les troubles du calcul appelés acalculie touchent près de 5 % des enfants. L'enfant sait compter mais ne parvient pas à effectuer une addition simple. Un trouble qui peut tout à fait se soigner. Ce qui est plus difficile à réaliser chez l'adulte, suite le plus souvent à des accidents cardiovasculaires cérébraux. Cela se traduit, par exemple, par une incapacité au calcul mental tout en pouvant réciter les tables de multiplication. Ou ne pas pouvoir donner la solution à 2 + 2 lorsque l'opération est écrite, mais le faire à l'oral. Sans que l'on sache vraiment pourquoi.
On le voit, bien des mystères restent à résoudre pour comprendre le fonctionnement du cerveau. Le dernier en date provient de l'observation en imagerie médicale, au début des années 2000, du cerveau d'un prodige du calcul mental en action. Les zones du cerveau utilisées par tout un chacun pour un calcul ne sont pas plus développées ou actives chez le prodige. Ce qui le distingue des autres est qu'il fait appel à des zones cérébrales différentes du commun des mortels. En particulier celles qui concernent la mémoire à long terme. Pourquoi ? Je ne me souviens plus...

Un exerciseur est une collection automatisée d’exercices le plus souvent de forme «objective». Application pédagogique déjà populaire avant l’avènement des TIC, l’exerciseur connaît une nouvelle vie à cause de la multiplication des logiciels de d’édition et de gestion d’exercices. Cependant, la facilité technique ne doit pas faire oublier les limites pédagogiques d’un exerciseur ni les précautions qu’il faut prendre pour en calibrer les différentes composantes (questions et réponses, rétroactions, indices et explications, etc.). Ce dossier de Dominique Chassé et Sylvain Lefebvre présente des pistes de travail permettant de composer avec ces contraintes et de réussir la mise au point d’un exerciseur efficace en contexte d’apprentissage.

Lien : dossiers technopédagogiques

Comment éviter toute réclamation... Comme quoi ce n'est pas si simple de compter jusqu'à 5 !

Des chercheurs de la Northeastern University (Massachusetts), le professeur Cooperman et un étudiant en thèse, Dan Kunkle, ont prouvé une propriété qui va intéresser les fans de Rubik's Cube, alors que le record du monde de résolution de ce cube de 3x3x3 à 54 carrés de couleur vient d'être battu en 9.86 secondes le mois dernier par un français.
Un problème restait jusqu'à alors entier : en combien de mouvements minimum peut-on être sûr de venir à bout de ce casse tête quelle que soit la configuration de départ ? Jusque-là le chiffre de 29 puis, l'an dernier, celui de 27 avaient été avancés. Cooperman et Kunkle ont établi que l'on peut y arriver en 26 mouvements seulement.
La difficulté réside surtout dans le nombre de possibilités, parmi les 8! x 3 x 10E⁷ x 12! x 2 x 10E¹⁰ = 43.252.003.274.489.856.000 configurations possibles du cube. Il aura fallu 63 heures de calcul à 128 processeurs (soit 8.000 heures CPU) et 7 Tbits de données temporaires pour conclure qu'il faut au maximum 26 mouvements pour venir à bout du Rubik's cube quelle que soit la configuration de départ (le calcul s'appuie cependant sur un pré-calcul de ce que donne un mouvement donné pour chacune des 6,5x10E¹³ familles de configurations de départ ou cosets). Les calculs ont été effectués sur le réseau Teragrid en utilisant un disque distribué de 7 Tbits, un des premier noeud d'un espace de stockage de 20 Tbits financé par une bourse de 200.000 dollars de la NSF.
Ces travaux de recherche qui mêlent la théorie des groupes (théorie des groupes de permutation, en exploitant les 48 symétries du Rubik's cube) et l'algorithmie parallèle, contribuent à démontrer la faisabilité de calculs combinatoires en manipulant des nombres gigantesques à l'aide de l'informatique. En poussant plus loin les calculs, il faut s'attendre prochainement à un nombre de mouvements encore inférieurs.

Source : bulletins-electroniques.com (29/6/2007)

A lire : Twenty-Six Moves Suffice for Rubik’s Cube, par Daniel Kunkle et Gene Cooperman

J'ai lancé hier le troisième volet des aventures des soeurs Koukouchkina. Il s'agit de décrypter une série de message chiffrés selon différentes méthodes. De quoi s'occuper pour l'été, car cette série est particulièrement difficile. Aussi je conseille aux novices de d'abord tenter les volets 1 et 2.

Bravo et au revoir à tous mes élèves avec qui j'ai passé les deux dernières années. Vous avez été des classes très sympathiques. Plein succès pour la suite, même si j'ai envie de vous dire une dernière fois : "Vous êtes foutus!"
Je vous suggère un petit livre pour l'été :

Ceci dit, il y a un autre livre plus intéressant à lire, inutile de vous dire lequel (voir dans la marge en haut à gauche)

L'extrait ci-dessous du film de Jim Henson Labyrinth (1986) se passe dans un univers inspiré de la gravure d'Escher "Relativity".

Scilab est un logiciel de calcul scientifique gratuit. Il peut aussi bien être utilisé comme une super calculatrice graphique que comme un outil complet de résolution des problèmes de mathématiques appliquées les plus complexes. Pour cela il contient de puissantes bibliothèques de calcul, des boîtes à outils dans des domaines variés et un langage de programmation simple avec une syntaxe bien adaptée au calcul mathématique. Il permet de réaliser facilement des tracés de courbes et de surfaces et de faire des animations.