Le blog-notes mathématique du coyote

En probabilités, on évoque souvent cette tentation classique : vous lancez 5 fois une pièce et vous obtenez 5 fois « pile ». Avouez que vous êtes très tenté de penser que les chances sont très fortes que la sixième fois, ce sera cette fois « face ». Or, les événements (lancés) sont indépendants. Les chances sont toujours « 50-50 » à chaque épreuve !
C'est le biais classique du parieur. Une récente étude vient de comprendre un peu mieux comment ce biais (mauvaise estimation) serait en réalité un résultat de l'Évolution, lorsque nous étions les « premiers humains ». Les parieurs d'aujourd'hui se fient encore à leur expérience passée pour déterminer ce qui va se passer dans le futur. Cette stratégie n'est pas si incongrue en soi, mais elle ne fonctionne pas si l'événement est aléatoire comme dans le cas d'un lancer de dés.
Ce biais du parieur reposerait donc sur des facteurs neurobiologiques, et plus exactement sur la manière dont nous focalisons notre attention. Deux expériences ont été menées à cet effet. D'abord, les participants devaient observer deux cibles qui étaient illuminées de manière complètement aléatoire. On leur donnait alors de l'argent pour parier sur la cible lumineuse de leur choix.
On a remarqué que dans les cas où ils gagnaient sur, disons, la lampe A, ils avaient bien plus tendance à choisir la B la fois suivante. De même, lors de la deuxième expérience avec un partenaire cette fois. Les humains prennent des décisions rationnelles en fonction de leur expérience passée. Ainsi, si vous prenez de nombreux fruits sur un arbre, le lendemain, vous allez changer d'arbre sans regarder le premier.
Il faut maintenant voir si ce type de comportement est dépendant de l'âge, d'autant que les personnes âgées semblent devenir plus facilement dépendantes aux jeux de hasard.

Source : Sur-la-Toile

Après la médaille Fields et le prix Crafoord, le Belge a reçu le prix Abel.

Par PHILIPPE DOUROUX

Pierre Deligne, qui vient de se voir décerner le prix Abel par l’académie norvégienne des Sciences et des Lettres aura reçu, tout au long de sa vie, les trois récompenses scientifiques qualifiées tour à tour de prix Nobel des mathématiciens. Longtemps avant la date limite, en 1978, il avait obtenu la médaille Fields, accordée tous les quatre ans à quatre mathématiciens de moins de 40 ans, à l’occasion du congrès mondial de mathématique. Dix ans plus tard, l’académie royale de Suède lui remettait le prix Crafoord, imaginé pour récompenser toutes les sciences privées de Nobel. Inutile d’énumérer ses autres récompenses pour souligner que l’homme figure parmi les plus grands mathématiciens du XXe siècle et du siècle à peine entamé.

Géomètre-algébriste

La voix est douce, le flux posé, les mots précis, choisis avec prudence. Du temps avait été nécessaire pour approcher Pierre Deligne. Il avait fallu tisser un cocon de confiance pour obtenir un rendez-vous; il y a de cela une dizaine de mois. Pour la rencontre, il avait choisi les jardins du palais du Luxembourg, à deux pas de l’Institut Poincaré où il participait à un séminaire. Très bel endroit, mais totalement inhospitalier quand le froid, la pluie et le vent s’unissent pour vous compliquer la vie. Au bout d’une heure de ce régime et la confiance s’installant il avait accepté de se réfugier dans un café. Devenant plus disert.

C’est une habitude chez les mathématiciens de mettre à distance ceux qui ne peuvent rentrer dans un monde inaccessible. Claire Voisin, de l’académie des Sciences évoque un «farouche silence». Géomètre-algébriste, Pierre Deligne fait partie de cette école qui tente de rapprocher les deux disciplines en utilisant la capacité à montrer de la géométrie et la puissance de l’algèbre quand il s’agit de démontrer. Tracez un cercle avec un compas vous êtes géomètre, écrivez X2 + Y2 = 1 vous êtes algébriste. Pour aller plus loin, Pierre Deligne cherche les mots justes avec patience et bienveillance, même s’il sait bien que la construction d’un pont vers les mathématiques, sur lesquelles il travaille depuis cinquante ans, est impossible.

Pourquoi une telle distance qui ne s’explique pas seulement par l’impossibilité de comprendre quand l’homme est d’une infinie courtoisie? Sans doute la crainte de devoir revenir sur des moments difficiles, sur ce que l’on ne peut pas appeler la brouille avec celui qu’il appelle aujourd’hui encore son maître, Alexandre Grothendieck. Il dit mon « maître » avant de préciser que l’admiration va au mathématicien et qu’il n’y a dans ce mot aucune idée de soumission à l’homme. Pour se brouiller il faut être deux et Pierre Deligne ne semble pas fait pour ce mot et ce type de rapports.

Dans les années 60, Pierre Deligne vient assez naturellement à Paris pour suivre le séminaire de celui qui trace des perspectives à dix, vingt ou trente ans dans la géométrie algébrique. Le maître et l’élève avancent ensemble sous le regard admiratif de la communauté scientifique. En 1988, le prix Crafoord est attribué simultanément aux deux chercheurs. Pierre Deligne l’accepte, Alexandre Grothendieck le refuse. S’installant dans un délire paranoïque, ce dernier entame un divorce avec le monde des hommes fait de compromis quand il cherche une vérité aussi pure que son idéal mathématique. Il vit aujourd’hui, à 84 ans, au pied des Pyrénées, refusant de voir qui que ce soit (à lire dans Libération: le trésor oublié du génie des maths). Coupé des hommes , il ne recevra probablement pas la nouvelle de la récompense que vient de recevoir son élève. Il n’entendra pas non plus l’hommage de ce dernier.

Ecole française

Né Belge, en octobre 1944, Pierre Deligne souligne à lui tout seul à quel point le décompte des nationalités a quelquechose de vain quand il s’agit d’établir des palmarès des mathématiciens. Elève d’Alexandre Grothendieck, lui même longtemps apatride, il fait incontestablement partie de l’école française de mathématique –il se trouve d’ailleurs actuellement en résidence à l’Institut des hautes études scientifiques, à Bures-sur-Yvettes-, mais il enseigne aux Etats-Unis, à l’Institut of advanced studies de Princeton (New Jersey). Allez vous y retrouver.

La remise du prix Abel est toujours une bonne occasion pour tordre le coup à l’histoire, trop belle, qui voudrait qu’Alfred Nobel, l’inventeur de la dynamite, ait refusé d’accorder un prix aux mathématiques parce que sa femme l’aurait trompée avec un mathématicien. Il n’était pas marié et il est peu probable, selon des historiens, qu’il ait jamais entendu parlé de l’amant supposé de sa maîtresse. Il souhaitait probablement privilégier des sciences qui trouvaient des applications dans la vie quotidienne comme la physique, la chimie, la médecine, auxquelles il avait ajouté la paix ou la diplomatie et la littérature. L’explication paraît moins drôle mais est probablement plus juste.

Source : Libération

Qui n'a pas connu les ralentissements brutaux sur autoroute ? Les physiciens comparent ce phénomène à l'écoulement d'un fluide et en tirent la conclusion : il faut diminuer la vitesse pour limiter les embouteillages !

Source : universcience.tv

Les défis mathématiques du Monde, épisode 1... par lemondefr
Chaque semaine, un nouveau défi sur le site du Monde.fr.

Par Bruno Martin
Maître de conférence au laboratoire de recherche en Mathématiques de l'Université du Littoral, Côte d'Opale

Quelle drôle d’idée d’additionner des nombres premiers ! C’est pourtant ce qu’a fait un certain Goldbach il y a plus de 250 ans...
Dans cet article, nous allons partir à la découverte d’une des plus célèbres conjectures mathématiques. Elle a été énoncée en 1742 par le mathématicien allemand Christian Goldbach dans une lettre (qui constitue le logo de cet article) au mathématicien suisse Leonhard Euler. Il s’agit ainsi d’un des plus vieux problèmes mathématiques irrésolus à ce jour.
La conjecture de Goldbach fait intervenir les nombres premiers. Plutôt que de livrer d’emblée son intitulé, nous allons commencer par présenter l’ensemble des nombres premiers, donner sa propriété fondamentale et voir les raisons qui peuvent conduire à énoncer la conjecture de Goldbach.

Lire l'article sur Images des Maths

Si une chose peut mal tourner, alors elle finira par mal tourner. La loi de Murphy ainsi énoncée, ne satisfait pas les scientifiques. En 2000, une expérience à grande échelle est menée avec 1000 élèves qui font l'expérience de la tartine vingt fois chacun. Résultat : la tartine est tombée côté beurré dans 62% des cas. Les physiciens s'en mêlent aussi en calculant tous les paramètres pour vérifier la véracité de cette assertion.

Source : universcience.tv

Un exemple de démonstration mathématique
Xavier Caruso
Chargé de Recherche CNRS, Université de Rennes I

Dans cet article, nous présentons et résolvons une énigme logique. En fait, celle-ci sert principalement de prétexte à la mise en place d’une démonstration mathématique. Mais une démonstration qui vous surprendra peut-être tant elle est différente de celles que vous avez pu rencontrer à l’école : beaucoup de phrases, pratiquement aucun calcul, surtout de la logique. Par contre, je vous préviens tout de suite, de même que beaucoup d’autres démonstrations mathématiques, elle ne sera pas forcément toujours docile et vous demandera certainement des efforts pour l’apprivoiser complètement. Mais le jeu en vaut sûrement la chandelle... alors, lisez et jugez par vous-même.

Lire l'article sur Images des maths

Théorie des jeux - HS n° 46 : Stratégies et tactiques
Collectif
Pole (28 février 2013)
166 pages

Présentation de l'éditeur
Qu'ont en commun un problème de grains de riz sur un échiquier, la recherche d'une stratégie gagnante dans un jeu de société, la notion d'équilibre en économie, les comportements sociaux, l'art de la guerre et l'établissement d'un juste prix lors d'une vente aux enchères ? Tous relèvent d'une même branche des mathématiques : la théorie des jeux. Les jeux à information complète, tels que les échecs ou le go, utilisent les mathématiques discrètes et la logique. Ceux à information incomplète, comme le poker, mobilisent en outre des notions probabilistes pour tenter d'apprivoiser une part de hasard. Et aujourd'hui, l'outil informatique est venu "modifier la donne", en offrant des capacités de calcul qui permettent de rivaliser avec les plus grands champions ou de rassembler d'immenses communautés de joueurs.

Les idées naturelles sont toujours celles qui viennent en dernier.

Jacques Salomon Hadamard

Sur l'excellent site Images des maths, une série de trois articles intéressants écrits par Rémi Peyre sur les systèmes électoraux :

1. La démocratie, objet d’étude mathématique
2. Et le vainqueur du second tour est...
3. La quête du Graal électoral

Une applet pour dessiner des graphes : Graph Drawer

Source : Les céréales du dimanche matin

Dubendorf, 05.03.2013 - Des chercheurs de l’Eawag et de l’EPFL auraient découvert une loi universelle de distribution de la taille des organismes vivants. Si celle-ci s’avère valable pour tout le règne animal, elle pourrait influencer profondément notre manière de comprendre les dynamiques de population de vastes écosystèmes.

Une volée d’oiseaux, des bancs de poissons ou tout autre groupe d’organismes vivants pourraient avoir en commun une fonction mathématique. En étudiant les micro-organismes aquatiques, Andrea Giometto, un chercheur de l’EPFL et de l’institut de recherche Eawag, a montré que pour chaque espèce étudiée, la taille des micro-organismes se répartissait en fonction de la même expression mathématique, où la seule inconnue réside dans la taille moyenne des espèces dans un écosystème donné. Son article a été publié dans PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) en mars 2013.
De nombreuses observations suggèrent que la fonction de distribution de la taille pourrait être universelle. Giometto a basé ses observations en laboratoire sur quatorze espèces de micro-organismes aquatiques, y compris des unicellulaires ou multicellulaires qui sont très éloignés d’un point de vue évolutif. Les micro-organismes qu’il a étudiés variaient de quatre ordres de grandeur, soit la différence en taille qu’il y a entre une souris et un éléphant.
En outre, la fonction mathématique décrivant la distribution de la taille se maintient même lorsque les espèces s’adaptent à un nouvel environnement – changements de température, présence ou absence de compétiteurs par exemple – en modifiant leur taille moyenne.
À partir de ces observations, Giometto et ses collaborateurs suggèrent que deux facteurs distincts travaillent de conserve pour former la distribution de la taille d’une espèce. D’abord, les facteurs environnementaux influencent la taille moyenne d’une espèce. Ensuite, des facteurs physiologiques ou la génétique engendrent la variabilité observée par rapport à la taille moyenne.

Des espèces aux communautés

Jusqu’à présent, l’attention s’est portée sur la répartition de la taille des individus pour une espèce donnée. Mais les recherches de Giometto deviennent particulièrement intéressantes dans le contexte d’une observation bien connue des scientifiques: « Si vous prélevez de l’eau de mer dans un verre et que vous analysez tous les micro-organismes qu’il contient, vous constaterez qu’aucune taille n’est sur- ou sous-représentée au sein d’une même espèce », rappelle Florian Altermatt, l’écologiste dans le team. Les mathématiciens appellent « loi de puissance » la façon dont la distribution de ces tailles peut être décrite.
Dans leur ensemble, ces observations qui concernent à la fois les distributions de la taille au sein d’une même espèce et au sein de toutes les espèces dans un écosystème donné ont des implications intéressantes. Si dans un certain milieu plusieurs espèces commencent à converger autour de la même taille, une force autorégulatrice se mettra en marche pour rétablir la loi de puissance, en agissant soit sur l’abondance de chaque espèce, soit sur sa taille.
Si, comme le pensent Giometto et ses coauteurs, ces observations sont valides au-delà des espèces qu’ils ont étudiées, ils pourraient fournir une preuve supplémentaire de l’existence de lois universelles qui gouvernent les écosystèmes naturels. Ces lois seraient susceptibles de gouverner la taille et l’abondance des organismes vivants, mais aussi d’autres propriétés, comme le nombre d’espèces qui coexistent.
La découverte de lois de puissance et leur utilisation pour décrire des systèmes complexes ont déjà donné des résultats concluants. « En physique, les lois de puissance ont été déterminantes pour la compréhension des transitions de phase. De la même manière, nous pensons que ces lois de puissance permettront de mieux comprendre la façon dont les écosystèmes sont organisés», précise Andrea Giometto, physicien, qui cherche à appliquer les méthodes de son domaine à la compréhension des systèmes biologiques complexes.

Source : admin.ch

Algèbre linéaire
Joseph Grifone
Éditions Cépaduès
4e édition (13 mai 2011)
448 pages


Présentation de l'éditeur
Cet ouvrage de référence présente un cours complet d'algèbre linéaire recouvrant les programmes du premier cycle des Universités et des classes préparatoires. L'algèbre linéaire a sans doute une place spéciale parmi les disciplines enseignées en premier cycle. D'une part parce qu'elle est utilisée pratiquement dans toutes les branches scientifiques : la physique, l'économie, la chimie, l'informatique... Sa connaissance fait partie du bagage indispensable au futur chercheur, ingénieur ou agrégatif. D'autre part en vertu de son caractère pédagogique, car l'algèbre et la géométrie se mêlent constamment et l'imagination est sans cesse sollicitée. L'auteur s'est efforcé de rédiger un ouvrage qui, sans sacrifier à la rigueur, présente les différents sujets avec clarté et simplicité. Dans cette nouvelle édition, l'auteur a ajouté des exercices et des problèmes, ainsi que de nouveaux appendices afin de mieux faire comprendre les relations étroites entre Algèbre Linéaire et Géométrie : une étude plus fine du groupe orthogonal, la description du groupe des isométries en dimension 3, une introduction aux groupes cristallographiques.

Magma est un logiciel de calcul formel destiné à résoudre des problèmes d'algèbre, de géométrie algébrique et de combinatoire. Il est disponible sur les systèmes d'exploitation Linux et Windows.

Site officiel

La dernière livraison du mensuel « Pour la science », qui consacre sa première de couverture aux « fractales lisses », nous propose plusieurs articles où les mathématiques sont largement présentes. Pour commencer l’éditorial nous invite à réfléchir sur les liens entre les mathématiques, les arts, la magie … Les passerelles avec le monde des arts sont nombreuses et anciennes. Souvent les magiciens ont appuyé leurs tours sur des connaissances mathématiques. Et si les « enjeux des mathématiciens et ceux des magiciens sont à l’évidence différents … certaines stratégies semblent les rapprocher ».

Des cartes bien mélangées : La rubrique mensuelle « Logique et calcul » fait justement le point sur un sujet passionnant (et qui est loin d’être épuisé), le mélange des cartes d’un jeu. Comment arriver à un désordre suffisant qui ne favorise aucune distribution et aucun joueur ? « Depuis plus d’un siècle que l’on cherche à comprendre comment il faut s’y prendre pour mélanger et distribuer les cartes avant de faire une partie de bridge, de poker ou de belote, on a percé quelques mystères et élaboré de beaux résultats. Mais soyons certains que d’autres pépites sont restées cachées et attendent que l’oeil puissant du théoricien les découvre » affirme Jean-Paul Delahaye.

A la une : Les fractales lisses, défis à l’impossible. Depuis l’annonce en avril des première image d’un tore plat en 3D (classé par La Recherche dans « Les 10 plus belles découvertes de l’année »), les articles sur le sujet se multiplient (voir sur ce site : Gnash, un tore plat ! ou Rothorn, un tore plat !). Celui qui vient d’être publié dans le numéro de mars du mensuel « Pour la science » est co-signé par trois des chercheurs de l’équipe Hévéa à laquelle on doit ces images : Vincent Borrelli Francis Lazarus et Boris Thibert. Le lecteur pourra ici comprendre la méthode mathématique qui permet de construire un tore plat, un domaine en pleine expansion. « Les fractales lisses, chaînon manquant entre les fractales et les surfaces ordinaires, vont probablement surgir dans d’autres questions mathématiques. Ces structures joueront-elles également un rôle en physique, en chimie ou dans les sciences du vivant ? Il est fort probable que certaines des structures fractales déjà observées dans le monde physique sont en réalité des fractales C1... et que l’on en découvrira d’autres. »

Les coniques selon Dürer : C’est la version française d’un article publié par Daniel Silver dans l’American Scientist. Après avoir brossé une biographie complète du grand artiste, l’auteur s’intéresse à ses « Instructions pour la mesure à la règle et au compas » (publiées en 1525 et 1538) dans lesquelles Dürer développe de nombreuses questions de géométrie. Mais l’artiste « croyait à tord que l’ellipse était plus large à la base du cône qu’en son sommet » et, par exemple, l’ellipse de la cloche du tableau « Mélancolia » était un ovale. Une autre erreur de Dürer dans la construction du foyer d’une parabole serait liée à une lecture incorrecte de Johannes Werner. Cependant cet article souligne surtout le fait qu’Albrecht Dürer a ouvert « un passage à double sens entre les mathématiques et l’art ».

La courbe antisecousse : Il s’agit de la clothoïde ou spirale de Cornu qui est très utilisée dans les ponts et chaussées lors des raccordements de trajectoires rectilignes et circulaires. Cet article de la rubrique « Idées de physique » nous montre comment cette courbe intervient dans la construction des bretelles d’autoroutes, dans la géométrie des voies des TGV, dans la construction des montagnes russes ou des sabots des pylônes de téléphériques pour assurer la sécurité et le confort des véhicules.

Source : Images des Mathématiques

Leonhard Euler, mathématicien suisse est l’auteur d’une œuvre considérable. Mais son travail l’a conduit à être aussi physicien, ingénieur, astronome et même philosophe. En 1748, le roi Frédéric II de Prusse lui confie la conception des jets d'eau de son palais de Sans-Souci. Il écrit : "Je voulus faire un jet d'eau dans mon jardin; Euler calcula l'effort des roues pour faire monter l'eau dans un bassin, d'où elle devait retomber par des canaux, afin de jaillir à Sans-Souci ». A partir de ce travail, Euler se propose de "rechercher les principes généraux sur lesquels toute la science des fluides est fondée", "de sorte que s'il y reste des difficultés, ce ne sera pas du coté de la mécanique, mais uniquement du coté de l'analytique". En établissant les "équations d'Euler", il donne une base mathématique toujours valable aujourd'hui à la Mécanique des fluides, une des sciences de la nature les plus importantes. C’est ce travail qui est abordé dans ce rendez-vous de Continent Sciences. Et cela dans le cadre du partenariat entre France Culture et la Société Mathématique de France, et la BNF, pour le Cycle de conférences 2013 dénommé « Un texte, un mathématicien ».

Ecouter l'émission sur France Culture

La conjecture de Goldbach a-t-elle été démontrée ? Je n'en ai entendu parler qu'il y a quelques jours, mais il semble que depuis 2011 une mystérieuse démonstration a été proposée. Mystérieuse car introuvable sur Internet jusqu'alors. Une partie de cette démonstration est désormais disponible sur rxiv.org.
En cherchant "Sambégou Diallo" sur Google, je me suis rendu compte que l'on parle depuis plus d'un an de cette découverte sur Les Mathématiques.net, et que cela suscite un intéressant débat. On s'interroge sur la validité de cette démonstration, surtout qu'elle fait appel à des outils relativement simples. On se demande dès lors pourquoi elle n'a pas été validée depuis...
J'ai aussi constaté que les médias africains ont très largement diffusé cette découverte (Découverte mathématique : Les exploits d’un surdoué guinéen , Un Africain dans la cour de grands, ...) , alors qu'ailleurs dans le monde, on en parle très peu, et pas forcément en bien (La conjecture de Goldbach a-t-elle été prouvée ? ).
Une affaire à suivre...

Ci-dessous un extrait d'un article du groupe Obamaths :

2011. Le guinéen Sambégou Diallo annonçait une découverte mathématique majeure. Il s’agissait de la résolution du plus célèbre casse-tête en maths : la conjecture de Goldbach, qui stipule que « Tout nombre pair est la somme de deux nombres premiers ». Telle est la colle qui persiste depuis 1742 et résiste à toutes les tentatives de résolution.
Le travail, de longue haleine, du Guinéen semble achevé. Pour ainsi dire, la conjecture de Goldbach, qui est une question de partitions d’entiers, n’aurait plus de secret pour lui. Et ce, grâce à une méthode qui transcenderait avec toutes celles déjà utilisées par la communauté. Reste plus que la vérification à l’échelle mondiale.
Les pages que vous allez découvrir ici sont une partie du document (27 pages sur un total de 60). Le Tout devrait être publié, espère-t-on au Groupe OBAMATHS, d’un moment à l’autre. Vous y trouverez la base de la démonstration, un processus bien élaboré, simple et surtout des formules asymptotiques qui n’utilisent que des outils connus de tous : le théorème des Nombres premiers en progression arithmétique et le principe d’inclusion-exclusion de Moivre, entre autres.
Après les Russes en 2011, les Sénégalais en 2012, la vérification est ainsi portée au niveau mondial afin d’en apprécier la solidité, la rigueur et la cohérence, ou, éventuellement, y déceler des failles susceptibles de remettre ce résultat en cause.