Le blog-notes mathématique du coyote

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 ».

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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.

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.