Le blog-notes mathématique du coyote

La performance passe souvent par de savants calculs. Ainsi, des chercheurs français ont mis au point un modèle mathématique permettant d’optimiser l’une des activités physiques les plus prisées : la course à pied. Aussi bien pour les joggeurs aguerris que pour les sportifs du dimanche, avant de l’étendre au cyclisme, à la natation ou au canoë.

Comment courir pour améliorer sa performance, son poids et sa forme ? Amandine Aftalion (université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines) et Frédéric Bonnans (École polytechnique) ont créé un modèle mathématique d'optimisation de la course qui pourrait conduire à un programme d'entraînement personnalisé selon l'état physiologique de chacun.
Il confirme en outre un fait bien connu des sportifs : varier sa vitesse permet de mieux dépenser son énergie et de courir plus longtemps. Les mathématiques offrent ainsi l'opportunité aux coureurs de passer de simples outils de mesure statistique au conseil sportif personnalisé. Ces travaux, disponibles sur l'archive ouverte HAL, seront publiés dans la revue SIAM Journal on Applied Mathematics.

Varier la vitesse pour courir plus longtemps

Ce modèle mathématique prend tout d'abord en compte l'énergie du coureur, notamment sa consommation maximale d'oxygène (VO2 max) et son stock d'énergie anaérobie, en les faisant intervenir dans un système d'équations différentielles reliant la vitesse, l'accélération, la force de propulsion et les forces de frottement. Ce système est couplé à des conditions initiales de départ de la course, vitesse nulle et quantité d'énergie donnée, et des contraintes : l'énergie et la force de propulsion doivent être positives (le coureur ne peut pas reculer). Les chercheurs sont capables avec ce modèle de prédire le comportement que doit avoir le sportif tout au long de sa course au moyen d'un bilan instantané déterminant au plus près la vitesse optimale du coureur et l'énergie dépensée depuis le départ.
Leur résultat principal montre ainsi que varier sa vitesse permet de dépenser moins d'énergie et de courir plus longtemps. De plus, en comparant ces résultats avec ceux d'athlètes professionnels, les auteurs peuvent également préciser quels paramètres physiologiques les coureurs doivent développer pour s'améliorer en répondant par exemple aux questions suivantes : quels seront les résultats d'un champion s'il avait le poids et la consommation maximale d'oxygène d'un coureur amateur ? Quels sont alors les paramètres que le sportif amateur peut améliorer pour s'approcher des résultats habituels du champion ? Doit-il améliorer sa capacité respiratoire ou son énergie anaérobie ?

Les mathématiques s’invitent aussi chez les cyclistes et les nageurs

Les applications de ce modèle concernent deux types de publics. Dans le cas des coureurs « semi-professionnels » qui n'ont pas l'opportunité de travailler avec un entraîneur de sport ou dans le cadre de cours d'éducation physique et sportive à l'école, les chercheurs souhaiteraient développer un logiciel capable de créer des programmes d'entraînements personnalisés qui indiqueraient les paramètres physiologiques à développer en priorité et de réaliser des stratégies précisant les vitesses optimales à atteindre à chaque moment de la course.
Le système d'équations étant adaptable à toutes les variables intéressantes pour le sportif (et pas seulement la vitesse), les « coureurs du dimanche » pourraient, par exemple, connaître instantanément le nombre exact de calories perdues lors de la course (et non une simple moyenne comme pour les outils existant actuellement) afin d'améliorer leur perte de poids.
Les chercheurs souhaitent désormais parfaire leur modèle mathématique en intégrant au système d'équations de nouveaux paramètres comme l'altitude ou l'effet du vent, et l'appliquer à d'autres sports d'endurance comme le cyclisme, la natation ou le canoë-kayak.

Source : Futura-Sciences

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Dans une étude récente, des chercheurs du CNRS ont réussi à déjouer le logarithme discret, l’un des systèmes de protection les plus difficiles à résoudre. Ce travail permet d'ores et déjà de rejeter plusieurs applications cryptographiques et devrait avoir des répercussions importantes sur les systèmes de sécurité.

La cryptographie est une science qui s’attache à protéger la confidentialité de l'information en utilisant des problèmes mathématiques difficiles à résoudre, même pour les machines les plus puissantes. La sécurité d'une variante du logarithme discret, réputé très complexe, vient cependant d’être battue en brèche par des chercheurs du CNRS. Leurs résultats, publiés dans la collection Lecture Notes in Computer Science, ont été présentés lors de la conférence internationale Eurocrypt 2014 à Copenhague entre le 11 et le 15 mai.
L'algorithme conçu par ces scientifiques se démarque de ceux connus jusqu'alors pour ce problème. D'une part, il est significativement plus simple à expliquer et d'autre part, sa complexité est bien meilleure : ceci signifie qu'il est à même de résoudre des problèmes de logarithmes discrets de plus en plus grands, en voyant son temps de calcul croître beaucoup plus modérément. Le calcul de logarithmes discrets associé aux problèmes voulus difficiles pour les applications cryptographiques s'en trouve donc grandement facilité.
Résoudre cette variante du logarithme discret étant désormais à la portée des calculateurs actuels, il devient inenvisageable de reposer sur sa difficulté dans les applications cryptographiques. Ces travaux sont encore à un stade théorique et l'algorithme doit encore être affiné avant de pouvoir fournir une démonstration pratique de la faiblesse de cette variante du logarithme discret. Néanmoins, ces résultats ouvrent une faille dans la sécurité cryptographique et la voie à d'autres recherches. Il pourrait par exemple être utilisé afin de tester la solidité d'autres solutions cryptographiques.

Source : Futura-Sciences

Chers élèves,
Je sais bien que je ne suis pas prof de français, mais que cela ne vous empêche pas de parler un français correct en classe !

Aujourd'hui, Google rend hommage à Maria Gaetana Agnesi, via un de ses célèbres Doodle.

La courbe que l'on voit sur le Doodle est appelée "la sorcière d'Agnesi".

Dès aujourd'hui, Le Matin Dimanche vous fait découvrir chaque semaine un numéro d’une collection événement intitulée « LE MONDE EST MATHÉMATIQUE », disponible dans les kiosques de Suisse romande.
Cette collection est présentée par Cédric Villani, mathématicien très médiatisé, lauréat de la convoitée médaille Fields 2010. A la fois accessible et d’une grande rigueur scientifique, elle s’adresse à un large public et à tous ceux curieux de mieux comprendre le monde qui nous entoure.
On pouvait déjà se procurer cette collection en France, mais elle était indisponible en Suisse jusqu'à présent.

Voir le site du Matin Dimanche

Pour trouver la capacité d'un tonneau, ou jaugeage, beaucoup de formules ont été proposées. Celles-ci sont en général approchées, une formule exacte nécessitant de connaître la forme précise du tonneau. Les douanes françaises utilisent une formule simplifiée (précision +/- 5%) :

V = 0.625 d³

Quels sont les prénoms à la mode en France? Si l'on sait que les «Gertrude» étaient moins rares au début du siècle, que les «Kévin» se sont multipliés dans les années 1990 et que les «Gaspard» reviennent en force, difficile d'avoir une idée précise de l'évolution des prénoms donnés au fil des ans. Le site Data Addict a relevé le défi et permet de visualiser, à partir des données de l'Insee, l'évolution des prénoms année par année depuis soixante ans.

Lire l'article sur Slate.fr

En France comme ailleurs, les naissances ne sont pas réparties de manière homogène sur l'année. Et si vous êtes né à la fin du printemps ou en été, sachez que vous êtes loin d'être les seuls puisque les mois de mai, juin, juillet et septembre sont ceux qui comptent le plus d'accouchements.

Lire l'article sur Slate.fr

Quel est le rapport entre le jeu vidéo Pac-man et les mathématiques ? C’est simple: tel M. Jourdain, Pac-man fait de la topologie sans le savoir.

Lire l'article sur Blogdemaths

Mokshû Patamû est plus connu dans nos contrées sous le nom de "Serpents et échelles". Combien de coups faudra-t-il pour terminer le jeu ? Pour le savoir, lire cette intéressante analyse sur le blog "Choux Romanesco, Vache qui rit et intégrales curvilignes".

Tapez Fibonacci dans Youtube, et vous verrez un "Easter egg" (une surprise).

Comme de nombreux phénomènes physiques, le fonctionnement d’un piano peut être modélisé grâce aux mathématiques. Mais le modèle obtenu permet aussi d’aller plus loin, de rêver de pianos impossibles ou d’imaginer des sons nouveaux. La recherche offre ainsi au compositeur un formidable champ d’exploration et de création.

Lire l'article sur Interstices

arce que la bière, c’est sérieux, Taylor Walker, une chaîne britannique de pubs, a commandé en 2012 une étude vidant à déterminer l’équation de la pinte parfaite. De nombreux buveurs de bière ont été interrogés sur les facteurs suivants:

• à quelle température (de l’air, pas de la pinte) la pinte parfaite doit-elle être bue?
• quel temps devrait-il faire ce jour-là?
• combien vous resterait-il de temps avant de retourner au travail?
• avec combien de personnes voudriez-vous partager cette pinte?
• quel genre d’humeur rend la bière meilleure?
• savourez-vous mieux votre bière s’il y a du sport à la télé, de la musique (et à quel volume ?), des jeux (fléchettes, cartes…), de chouettes choses à manger, des gens partout?
• l’endroit idéal est-il un pub (à l’intérieur ou en terrasse ?), à la maison (à l’intérieur ou dans le jardin?), au restaurant, ailleurs?
• quelle est la durée idéale pour savourer sa pinte?

Après avoir compilé le millier de résultats obtenus, les chercheurs ont abouti à l’équation suivant :

E = – (0,62 T² + 39,2 J² + 62,4 C²) + (21,8 T + 184,4 J + 395,4 C + 94,5 H – 90,25 V) + 50 (G + N + 6,4)

où E est un nombre indiquant le plaisir pris lors de la dégustation de la pinte,
T la température ambiante (en degrés Celsius),
J le nombre de jours avant de retourner au travail,
C le nombre de compagnons de boisson,
H un nombre indiquant l’humeur du jour,
V un nombre indiquant le volume de la musique jouée,
G et N des nombres indiquant la disponibilité de petites choses à grignoter et de « vraie » nourriture.

La conclusion de l’étude est la suivante: la pinte idéale se boit à une température extérieure de 17,8°C, deux jours avant de retourner travailler, accompagné(e) de 3 ou 4 personnes, en étant de bonne humeur, en écoutant de la musique calme et en ayant à disposition plein de choses à manger.

Sources : MindLab, Slate.fr

Le projet Exo7 propose aux étudiants des cours de maths, des exercices avec corrections et des vidéos de mathématiques avec niveau L1/Math Sup, L2/Math Spé, L3/Licence.
Vous trouverez plein d'autres exercices dans Exo7 pour les profs, mais ils ne sont pas tous corrigés.

Si vous utilisez Gmail, vous pouvez installer GmailTex, un plugin simple et efficace pour inclure de la syntaxe mathématique dans vos mails.
Si vous ne connaissez pas Latex, il suffit de commencer le travail (rapide) avec CodeCogs, qui génère le code Latex de vos expressions.

Vu sur Inclassables mathématiques

Le nombre pi suscite l’intérêt des mathématiciens depuis l’Antiquité. De multiples méthodes ont été utilisées pour tenter de lui donner une approximation. Des chercheurs canadiens proposent une nouvelle méthode, pas la plus efficace mais selon eux utilisable en cas d’attaque de zombies. Il suffit de recourir à un fusil à pompe chargé de cartouches à plombs.
Deux scientifiques canadiens ont imaginé un scénario tordu pour donner plus de crédit à leur nouvelle méthode farfelue pour calculer le fameux nombre pi. Leurs outils principaux : une feuille d’aluminium et un fusil à pompe. Le tout publié dans arxiv, une revue où les scientifiques déposent volontiers leurs travaux

Le contexte : le fusil à pompe, l’alternative aux zombies

Imaginons un monde où un mal étrange frapperait le genre humain, transformant les victimes en morts-vivants dont la seule volonté serait de retirer l’humanité qui resterait à ceux qui sont encore épargnés… Heureusement, la nature amène à une telle diversité génétique que l’on peut espérer que parmi les sept milliards d’hommes et de femmes, certains seront en mesure de résister.
Néanmoins, la résistance doit s’organiser, et face à ces zombies décérébrés, la science demeure probablement l'un des piliers sur lesquels reposer. Mais avec quels moyens, si les accès aux supercalculateurs sont obstrués par une horde de revenants affamés ? Ceux du bord, évidemment.
Deux scientifiques canadiens, Vincent Dumoulin et Félix Thouin, de l’université de Montréal, offrent à tous les survivants la possibilité de poursuivre les calculs et de trouver une solution face à cette apocalypse zombie, en recourant à une arme probablement très utile dans ce cas de figure : le fusil à pompe. En voici le principe.

L’étude : du tir aux pi-geons à Monte Carlo

Prenons un carré de côté r=1, dans lequel on trace un quart de cercle qui commence dans un coin et finit dans celui opposé. La surface totale de ce carré est donc égale à 1. Celle du quart de cercle vaut pi/4. Reste à déterminer la surface. Comment faire ?
Voici une idée simple : il suffit de disposer de très nombreux grains de taille identique et de les disposer aléatoirement de manière à recouvrir une grande partie du dessin. En les comptant un à un, on peut obtenir un ratio entre la surface totale du carré et celle de l'arc de disque et, à terme, estimer pi. On peut le faire avec des grains de riz par exemple, mais en cas d'apocalypse plus que dans toute autre situation, il ne faut pas jouer avec la nourriture. C’est là que le fusil à pompe intervient.
Cette approximation statistique est une méthode dite de Monte Carlo (qui utilise un moyen aléatoire). Les deux chercheurs ont choisi un Mossberg 500, l'une des armes à feu les plus courantes aux États-Unis voisins, avec lequel ils ont tiré à 200 reprises sur une cible en aluminium, à 20 m de distance. Les cartouches explosent en de multiples éclats, si bien qu'en tout, les auteurs ont compté 30.857 trous de plomb sur la cible.
Ensuite, malheureusement, il ne suffit pas de compter. Il y a une petite subtilité essentielle. En fonction du vent, de la hauteur du fusil au moment du tir et d'autres paramètres incontrôlables, la répartition de chacun de ces points n’est pas aléatoire. Il leur a donc fallu estimer la densité de déflagrations selon la zone de la cible. Ainsi, 10'000 des impacts ont permis une telle cartographie. Avec les 20.857 points restants, les auteurs ont pu faire leurs comptes et trouver une valeur de pi égale à 3,131. Soit une approximation précise à 99,66 %.

Source : Futura-Sciences, article de Janlou Chaput

Mathador, le jeu d'Eric Trouillot, est désormais décliné en appli pour smartphone et tablette numérique.
Toutes les infos sont là :

http://www.cndp.fr/crdp-besancon/index.php?id=20&tx_ttnews[tt_news]=12396&cHash=215a9430526df84e2d0a9acd8eed58ac
et là :
http://www.mathador.fr/application.html

Le site Mathador vient d'être totalement revu pour être en cohérence avec l'appli et les boîtes de jeux. 15 ans après la sortie de la première boîte de jeu, Mathador rentre dans l'ère du numérique.