Le blog-notes mathématique du coyote

Le dernier numéro d'Accromath (Volume 8 - Hiver-printemps 2013) est sorti. Rappelons qu'Accromαth est une revue 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 les écoles secondaires et les cégeps du Québec.
Accromath est partenaire de "Mathématiques de la planète Terre 2013" (MPT 2013). Cette initiative internationale, sous le patronage de l'UNESCO, souligne le rôle essentiel des mathématiques dans la compréhension de notre planète et de ses écosystèmes et dans la recherche de solutions pour la protéger. Accromath publiera donc deux numéros spéciaux en 2013 sur le thème des mathématiques de la planète Terre.

Comprendre comment se propagent les épidémies peut être d’une importance capitale. Qu’il s’agisse de maladies ou de virus informatiques, il est utile d’analyser à partir de quel point une épidémie peut s’emballer, ou bien quelle est la meilleure manière de traiter une population si on possède un antidote.
Pour étudier cela avec des simulations, on fait appel à des modèles où les individus sont représentés par des noeuds d’un réseau dont les liens sont aléatoires et figurent la possible propagation de l’épidémie : on parle de graphes aléatoires.

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Les divagations mathématiques de Ian Stewart
Ian Stewart
Dunod (31 août 2011)
272 pages

Description de l'éditeur
Comment transformer un cornet de glace en cube ? Quelle est la forme d'une larme ? Ian Stewart propose une nouvelle sélection de 20 explorations mathématiques, du voyage dans le temps au comportement bizarre d'objets familiers... Nous y découvrons entre autres la cadence mathématiques d'une marche de quadrupèdes, la relation entre nombres premiers et sauts de kangourous et, bien évidemment, la meilleure façon de se faire des nœuds au cerveau.

Biographie de l'auteur
Professeur de mathématiques à l'université de Warwick, Ian Stewart est auteur d'articles et d'ouvrages de vulgarisation traduits en de nombreuses langues, dont en français : "Dieu joue-t-il aux dés?: Les mathématiques du chaos", "L'univers des nombres", "Mon cabinet de curiosité" et, chez Dunod, "Ta moitié est plus grande que la mienne!" et "Arpenter l'infini".

La Cathédrale Métropolitaine Notre-Dame de l'Apparition de Brasilia située dans la capitale de la république fédérative du Brésil est une œuvre du célèbre architecte Oscar Niemeyer consacrée à Notre-Dame d'Aparecida.
Cette structure hyperboloïde d'un diamètre de 70 m, obtenue par l'assemblage de 16 colonnes de 90 tonnes chacune, représente deux mains se rejoignant en direction du ciel. Son entrée souterraine est encadrée de quatre statues géantes représentant les Évangélistes ; Matthieu, Marc et Luc sur la gauche et Jean sur la droite. La cathédrale a été consacrée le 31 mai 1970.

La Cathédrale Metropolitana, Brasilia

Nous avons (presque) tous appris à l’école Primaire ou au Collège à savoir si un nombre entier donné est divisible par 2, 3, 4, 5, 6 ou 10. Parfois même, pour les plus chanceux d’entre nous, on nous a appris à reconnaître les nombres qui sont divisibles par 8. Mais s’il y a bien un critère qu’on se garde bien de nous expliquer, c’est celui de la divisibilité par 7.

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On estime qu'il y a actuellement 14 milliards de pages web, sans compter les documents... La découverte provient d'une simulation du web par un physicien hongrois, Albert-László Barabási. Il a découvert que dans cette simulation, quelque soit la partie où il porte son attention, il est toujours possible d'atteindre n'importe quelle autre page en moins de 19 « clics ».
Cela nous fait penser au jeu des « six degrés de Kevin Bacon » et à l'expérience des six degrés de séparation montrant que les Américains sont à 5 ou 6 contacts intermédiaires (en moyenne) d'une autre personne prise au hasard. Le professeur Barabási croit que ce « petit monde du web » vient de la tendance typiquement humaine d'organiser selon région, pays et thématiques. Sur la toile, le rôle de Kevin Bacon est assuré par les moteurs de recherche et outils d'agrégation ou encore de nœuds dans le réseau. Une recherche sur Facebook avait montré que sur ce réseau du réseau, le nombre de personnes entre vous et une autre personne X était de seulement 4.

Référence : Albert-László Barabási Network Science, doi: 10.1098/rsta.2012.0375 Phil. Trans. R. Soc. A 28 March 2013 vol. 371 no. 1987 20120375

Source : Sur-la-Toile

Les mathématiques du vivant
Ian Stewart
Flammarion (30 janvier 2013)
474 pages

Présentation de l'éditeur
La biologie a connu cinq révolutions : le microscope, la classification de Linné, la théorie de l'évolution, les découvertes du gène et de la structure de l'ADN. Une sixième révolution est en marche : on la doit aux mathématiques. Qu'il s'agisse du Projet génome humain, de la biochimie de la cellule ou des processus qui régulent le développement des organismes, la biologie, grâce aux mathématiques, n'a jamais été aussi près d'élucider les mystères du vivant. Avec un enthousiasme communicatif, Ian Stewart décrit les passerelles qui existent entre la théorie des graphes et la classification des êtres vivants, la géométrie en dimension quatre et la forme des virus, la théorie des noeuds et la structure des brins d'ADN, la théorie des jeux et les stratégies de reproduction, la théorie du chaos et la dynamique des populations, les automates cellulaires et la définition de la vie. Pour Ian Stewart, la biologie est le grand territoire à conquérir du XXIe siècle, et les mathématiques le moteur de nos avancées les plus spectaculaires.

Biographie de l'auteur
Ian Stewart (né en 1945), lauréat du prix Faraday en 1995 et membre de la Royal Society depuis 2001, est directeur du Mathematics Awareness Centre de Warwick (Royaume-Uni). Il est notamment l'auteur aux éditions Flammarion de Dieu joue-t-il aux dés (1992), de Mon cabinet de curiosités mathématiques (2009) et de La Chasse aux trésors mathématiques (2010).

Inspiré notamment par le mathématicien Grigory Perelman qui a résolu la conjecture de Poincaré, The Bold Studio a imaginé un boîte de crayons à son effigie au design coloré et très réussi avec une illustration signée Jules Julien. Un rendu à découvrir en images et en vidéo sur Fubiz.net.

La fraude électorale peut, quelques fois, prêter à sourire. Lorsque les morts votent ou que des bulletins sont découverts dans les chaussettes des assesseurs, on y verrait bien un simple fait folklorique bien peu méchant. Hélas, la fraude lorsqu'elle est élevée n'est plus qu’un jeu d'enfants, elle devient un vrai danger pour les élections voire pour le pays qui les abrite. Les jeunes démocraties sont fragilisées par la remise en cause d'élections dont les déroulements n’ont pas été surveillés de bout en bout. Les observateurs internationaux peuvent venir calmer les ardeurs des plus virulents opposants au processus démocratique, mais ils ne peuvent pas être partout.
La science s'est toujours sentie frustrée devant ce phénomène. En effet, comment évaluer le taux de fraude électorale, alors que le principe même de ce comportement est la dissimulation ? Depuis quelques années, de nouvelles méthodes sont décrites pour défricher ce terrain.

Une étude venue du froid moscovite

Ce qui au départ n'était qu'une évaluation nationale russe est devenue, au fur et à mesure de son avancement, une étude scientifique qui tient la route. L’étude fait l’objet d’un papier paru dans la célèbre revue PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). Elle fait suite aux élections russes de 2011 : les élections parlementaires de décembre qui ont vu la victoire du parti « Russie unie », de Vladimir Poutine. Les statistiques montrent qu’au moins 11% des votes attribués au parti majoritaire à Moscou sont issus de fraudes. Cela fait un total de 635 000 bulletins.

Réduire la fraude juste en la regardant

Afin d’évaluer le niveau de fraude, les chercheurs ont affecté de façon aléatoire des observateurs indépendants à des bureaux de vote de Moscou. Ils ont alors fait des calculs statistiques afin de définir la différence entre deux bureaux similaires, mais avec ou sans observateur.
Les résultats officiels publiés donnent Russie Unie à 46,6 % des votes à Moscou. Les résultats calculés par les chercheurs indiquent que la présence des observateurs a permis de diminuer les votes pour ce parti de 10,8% et par effet de balance d’augmenter la part des autres partis. Le parti n’aurait du récolter que 36%.
Ce chiffre est certainement la limite basse, puisqu'il considère que partout où il y a eu des observateurs aucune fraude n’a eu lieu.

Des fraudes qui modifient vraiment les élections

Ces résultats ne sont valables qu’à Moscou, cependant ils montrent que la fraude électorale n’est pas anecdotique, elle influence grandement les élections. Une modification d’un petit 5% des votes de Russie Unie dans tout le pays aurait tout simplement renversé les élections. Le parti majoritaire aurait, alors, dû composer une coalition avec d’autres partis s’il voulait rester au pouvoir.
L’expérience menée devait éviter le bourrage d’urne, une technique qui consiste à ajouter des bulletins dans les résultats afin d’augmenter la part d’un des partis candidats. 156 bureaux de vote moscovites ont été choisis parmi les 3164. Ces bureaux ont fait l’objet d’observation par une organisation non gouvernementale.
Afin de rendre les choses les plus crédibles possible, la liste de ces bureaux n’a été connue qu’au dernier moment. Observateurs et officiels ne savaient pas l’avance quels seraient les bureaux surveillés par des extérieurs.
Le travail des observateurs a consisté à s’asseoir à la table des élections et de donner des indications sur les manières de procéder au vote et au dépouillement. À la moindre activité suspecte, ils étaient en mesure d’appeler le chef de l’organisation ou d’avertir la police. Photos et vidéo ont permis de prendre note de fraudes évidentes.

Les bureaux de vote ont de mauvaises habitudes

43 bureaux de vote ont fait l’objet de fraudes manifestes. 38 ont été incapables de donner le décompte officiel des votes. 75 bureaux ont été exemplaires, aucun problème n’ayant été signalé. Certains bureaux n’ont pas permis aux observateurs de rester pendant le dépouillement, cela en dit long sur la culture locale de la démocratie. Les chercheurs ont pourtant estimé que dans la plupart des bureaux surveillés la fraude a été minimisée ou supprimée du fait de la peur engendrée par la présence des observateurs.

Références : RUBEN ENIKOLOPOV, VASILY KOROVKIN, MARIA PETROVA, KONSTANTIN SONIN, ALEXEI ZAKHAROV Field experiment estimate of electoral fraud in Russian parliamentary elections doi: 10.1073/pnas.1206770110 PNAS 8 janvier 2013 vol. 110 no. 2 448-452

Source : Sur-la-Toile

Le livre Moby Dick, publié par Hermann Melville en 1851, ne connut semble-t-il qu'un succès modeste lors de sa première parution. Ce n’est qu'après la Première Guerre mondiale – et plus de 20 ans après la mort de Melville – que le livre fut finalement acclamé par le public et la critique.
Moby Dick fait partie aujourd'hui des œuvres majeures de la littérature anglo-saxonne, et est considéré comme un livre unique, à la langue et au style bien particulier. L’alliance de la numérisation massive des livres et des techniques d’analyse de données permet aujourd'hui de comprendre pourquoi.

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Arithmétique et cryptologie
Gilles Bailly-Maitre
Ellipses Marketing (9 octobre 2012)
312 pages

Présentation de l'éditeur
À l'époque du commerce électronique, de l'utilisation quotidienne des cartes à puces, du stockage de données dans le « nuage », chacun de nous utilise des algorithmes de cryptologie sans même en avoir conscience. Ils nous permettent de nous identifier, de sécuriser nos données personnelles, mais aussi de garantir l'authenticité de notre carte bancaire... Ainsi RSA, DES et AES par exemple, nous rendent d'immenses services. Il est facile de trouver la signifi cation de ces acronymes et la description détaillée des algorithmes qu'ils désignent. En revanche, certaines questions sont moins fréquemment abordées : pourquoi ces algorithmes ont-ils été conçus de cette façon ? sur quelles hypothèses mathématiques repose leur sécurité ? comment démontrer que la sécurité affi chée est atteinte ? quel est cet ensemble de nombre étrange noté Z/nZ qui est fréquemment utilisé ? Quelles sont ses propriétés mathématiques ? En quoi permettent-elles de construire des méthodes de cryptologie efficaces ? Cet ouvrage se propose de répondre à toutes ces questions et à bien d'autres... Pour y parvenir, les principales notions de bases d'algèbre ainsi qu'une étude approfondie de l'arithmétique des nombres entiers sont présentées. Il est possible d'utiliser ce livre comme manuel de cours. Il est rédigé dans un style didactique et présente de nombreux exercices corrigés. Il sera utile à tout étudiant en mathématiques voulant acquérir ou consolider des connaissances en arithmétique ou en cryptologie, et ce, dès la première année d'études supérieures.

Découvrez le dossier L'infini est-il paradoxal en mathématiques ? L'infini est un sujet d'étude qui ne cesse de surprendre. Contrairement aux autres domaines des mathématiques, le travail n'y est pas seulement déductif. Comme l'a compris Gödel, il faut en trouver les règles par l’essai d'axiomes et des théories nouvelles. Le vertige que l'exploration des totalités infinies nous fait éprouver, et l'étonnement dont on est saisi par les limitations logiques rencontrées, constituent des plaisirs intellectuels souvent dérangeants.

A lire sur Futura-Sciences

En ces temps de crise, tous les signes sont bons s’ils peuvent laisser entrevoir le renouveau de l’économie mondiale. Depuis peu, les spécialistes sont plus confiants : les ventes de sous-vêtements masculins de couleur augmentent. La preuve qu’ils n’achètent plus par nécessité, mais pour la mode…
L’économie n’est pas une science exacte. Pourtant, on l’entend tous les jours, les experts nous font régulièrement part de leurs prévisions sur les mois ou les années à venir. Comment sont-ils capables de lire (plus ou moins bien d’ailleurs) l’avenir ? Grâce à des signaux associés à des tendances.
Exemple : lorsque les voyants sont au vert, les femmes vont plus souvent consulter les tailleurs pour se faire faire des ourlets à leurs pantalons. En effet, si les vêtements nous sont indispensables, certaines fantaisies de confort ou de mode peuvent être évitées le jour où les portefeuilles sont vides. Si la population féminine se le permet, c’est qu’elle en a les moyens et qu’elle est prête à dépenser.
Cependant, de manière générale, les hommes se fixent un budget vêtements moins important que celui de la gent féminine. La mode masculine peut-elle devenir le révélateur de l’économie d’un pays ? Oui, si l’on se fie aux slips et aux caleçons.

Des sous-vêtements colorés, symboles d’une pérennité retrouvée

Des analystes avaient remarqué qu’à partir de 2008, année du début de la crise, les sous-vêtements de couleurs ont commencé à se vendre moins bien. Face à la baisse du pouvoir d’achat des ménages, les hommes se reportaient sur les teintes bien plus classiques et ternes, car moins chères.
Le cours du slip remonte à Wall Street. Des signes rassurants pour certains des plus grands économistes du monde. © Groenning, StockFreeImages.com Pourquoi les sous-vêtements ? Parce que par définition, ils sont cachés par les autres habits. Ainsi, pour rester séduisant quand on n’a plus d'argent, mieux vaut investir dans ce qui se voit de tous au premier abord : manteaux, pulls, chemises et pantalons. Le reste relève plus de l’intimité, on peut plus facilement le sacrifier.
Mais d’après Deadgoodundies, entreprise britannique de vente en ligne de lingerie et de maillots de bain, la tendance s’inverserait. La firme a recueilli les données des ventes depuis 2007. Et (bonne) surprise, les caleçons colorés connaissent une nouvelle heure de gloire. Les ventes repartent à la hausse, un signe d’espoir pour les économistes.

Une mode plutôt qu’une nécessité

Ceux-ci se veulent malgré tout prudents car on n’est jamais à l’abri d’un effet de mode. Cependant, le marché est en tel essor qu’il existe désormais davantage de couleurs dans la lingerie pour hommes que pour celle des femmes, à en croire Jane Garner, la directrice de Deadgoodundies. La population masculine serait de nouveau encline à se faire plaisir et à acheter des slips pour suivre la tendance plutôt que par nécessité. Le signe que les bourses des ménages sont plus remplies.
Que les places financières du monde entier se rassurent donc. Le cours du sous-vêtement masculin serait en pleine remontée. L’économie mondiale devrait ainsi mieux se porter.

Source : Futura-Sciences

17 millions. C'est le nombre de chiffres qui composent ce nombre premier découvert le 25 janvier. Le principe mathématique de ce type de nombre est simple : il n'est divisible que par 1 ou par lui-même. Ce nombre, 2^{57 885 161}-1, représente un fichier de 22 mégaoctets. Imprimé, il tiendrait sur 4 000 pages au format A4.
C'est un chercheur américain de l'université du Missouri, Curtis Cooper, qui est à l'origine de la découverte. Pour y parvenir, il a étudié les "nombres de Mersenne" du nom d'un moine mathématicien français officiant au XVIe siècle. Ces nombres sont obtenus en multipliant 2 par lui-même pendant un nombre premier de fois avant de retrancher 1 au résultat. Le précédent record (M47, qui possède 12 978 189 chiffres) datait de 2008. Celui-ci est donc M48.

250 000 dollars en vue

Un projet lancé en 1996, baptisé GIMPS, propose d'étudier ces chiffres de manière systématiques. Un logiciel peut ainsi être installé sur l'ordinateur de n'importe quel particulier pour augmenter la puissance de calcul de l'étude.
Il a ainsi fallu 39 jours à l'ordinateur de l'équipe de Curtis Cooper pour vérifier que le résultat découvert était juste. Trois autres algorithmes ont permis de vérifier sur des ordinateurs différents l'exactitude de l'ensemble.
Le GIMPS a ainsi versé au chercheur une prime de 3 000 dollars. Le premier à découvrir un nombre premier à plus de 100 millions de chiffres empochera quant à lui une somme de 150 000 dollars offerte par l'Electronic Frontier Foundation. A un milliard le chiffres, la somme sera de 250 000 dollars. A vos calculettes.

Source : Metro

Pour en savoir plus : Choux romanesco, vache qui rit et intégrales curvilignes

Les journées nationales de l'APMEP de dérouleront à Marseille 2013 du samedi 19 octobre au mardi 22 octobre 2013. Elles auront pour thème "Les mathématiques au carrefour des cultures de la Méditerranée".

Pour en savoir plus : www.jnmarseille2013.fr

Pour retenir les théorèmes, il faut rapper. Johann Beurich, avec ses vidéos en ligne, montre que l’on peut apprendre en s’amusant.
Mais Pythagore, c’est pas hardcore. Le rappeur matheux n’est pas bling-bling. Chaînes en or, gonflette et grosses voitures. Non merci. Juste le sens de la rime, pas de la frime. “J’aime la musique et j’ai toujours aimé en jouer. J’avais aussi envie d‘écrire mes propres textes mais je n’avais pas d’inspiration alors j’ai choisi les maths”, explique simplement le jeune homme. La méthode est tellement efficace que certains professeurs de maths n’hésitent pas à l’utiliser en classe. Cet élève montre que les maths peuvent être cool et que c’est possible de s’identifier aux maths”, note Undine Pabst, professeur de mathématiques. “Il prouve que c’est une matière vivante et facile à comprendre”. Johann vient de finir le lycée. Le voici maintenant à l’université pour étudier… les mathématiques évidemment.