Le blog-notes mathématique du coyote

La SMF et la SMAI ont réalisé en juillet 2002 une brochure intitulée "L'explosion des mathématiques". Elle a bénéficié de la collaboration de nombreux collègues et a pour but de montrer à un large public l'intérêt et la modernité des mathématiques, et d'expliquer les enjeux de la recherche. Cette brochure est téléchargeable au format PDF.

Quelques liens très utiles pour des activités en classe autour du jeu Sudoku:

Tout d'abord, une introduction au jeu: http://www.mots-croises.ch/Manuels/Sudoku/.
Des grilles de tous les niveaux: http://www.websudoku.com/ ou http://www.menneske.no/sudoku/eng/.
Ensuite, un logiciel gratuit qui aide à résoudre les grilles: the sudoku susser (versions Mac, Windows et Unix).

J'ai d'abord donné des grilles faciles aux élèves, ce qui leur a permis de découvrir des stratégies de résolution simples. Puis, j'ai augmenté la difficulté des grilles, et ils ont dû développer d'autres stratégies. Ils ont utilisé pour s'aider le formidable logiciel Sudoku Susser. Puis je leur ai posé quelques questions difficiles:

1. Combien faut-il donner de chiffres pour que la solution soit unique?
   Réponse sur Minimum Sudoku
   
2. Combien y a-t-il des grilles différentes?
   Réponse sur There are 6670903752021072936960 Sudoku grids ou dans l'article Enumerating possible Sudoku grids de Bertram Felgenhauer et Frazer Jarvis.
   
3. Comment construit-on un problème de sudoku?
   Réponse sur Let's make Sudoku!.
   
4. Comment définit-on la difficulté d'une grille?
   Réponse sur le forum des cruciverbistes.

D'autres liens sont disponibles ici.

1960
Un paysan vend un sac de patates 10 fr. Ses frais atteignent 4/5 de son prix de vente. Quel est son bénéfice ?

1970
Un fermier vend un sac de patates 10 fr. Ses frais atteignent 4/5 de son prix de vente, c’est-à-dire 8 fr. Quel est son bénéfice ?

1970 (Math. modernes)
Un fermier échange un ensemble de patates P avec un ensemble de pièces de monnaie M. La cardinalité de l’ensemble M est égal à 10 et chaque élément de M vaut 1 fr. Dessinez dix gros ronds représentant les éléments de M. L’ensemble C des coûts de production est composé de deux gros ronds de moins que dans l’ensemble M. Représentez C comme un sous-ensemble de M et répondez à la question suivante :
Quelle est la cardinalité de l’ensemble des bénéfices ?

1980
Un fermier vend un sac de patates 10 fr. Ses coûts de production sont de 8 fr. et son bénéfice est de 2 fr. Soulignez le mot patates et engagez une discussion avec vos camarades de classe.

1990
Un(e) fermier(ère) vend un sac de patates 10 fr. Ses coûts de production représentent 80 % de son revenu. Sur votre calculatrice, dessinez le graphe du revenu en fonction des coûts. Utilisez le programme PATATES pour déterminer le profit. Discutez le résultat avec les élèves de votre groupe. Rédigez une brève dissertation qui analyse cet exemple dans le monde réel de l’économie.

2004
Un producteur de l’espace agricole câblé sur ADSL consulte en conversationnel une data bank qui display le day-rate de la patate. Il télécharge son progiciel SAP/R3 de computation fiable et détermine le cash flow sur écran pitch 0.25 mm Energy Star.
Dessine avec ton mulot le contour 3D du sac de pommes de terre, puis logue-toi au réseau Arpanot (Deep Blue Potatoes). Via le SDH boucle 4.5, extrais de MIE le graphe des patates.
Question : le producteur respecte-t-il la norme ANSI, ISO, EIAN, CCITT, AAL ?

Pour en finir (provisoirement?) avec la playmatologie, je signale encore cette étude où groupe de scientifiques a analysé les poids et mesures de 240 femmes ayant fait la page centrale de Playboy entre 1978 et 1998.
La conclusion est la suivante: de ces femmes, sept sur dix ont un poids très inférieur à la normale. En termes médicaux, on dirait que sept sur dix sont maladivement maigres. Le couple a été aidé dans sa recherche par le fait que chaque photo d'un modèle est accompagnée des données sur son âge, son poids, sa taille et ses mensurations. L'index de poids corporel moyen est de 18.1. On considère que quelqu'un a un poids insuffisant en dessous de 18.5. Près de 8 modèles sur 10 sont au seuil de l'anorexie, pesant moins de 85% du poids idéal.
Peter Katzmarzyk et Caroline Davis, de l'Université York, en Ontario, qui ont mené cette recherche, ne sont pas surpris, puisque c'était là leur hypothèse de départ. Plus tôt, même l'Association médicale britannique avait demandé aux éditeurs de telles publications, de même qu'aux publicitaires, qu'ils fassent un "usage plus responsable" de telles images, alléguant qu'elles sont responsables d'une augmentation des cas d'anorexie.
"Compte tenu de la perception qu'on a des modèles de Playboy comme étant des femmes idéales, le fait que 70% d'entre elles soient maladivement maigres met une pression sociale sur les femmes pour être maigres", concluent les chercheurs, dont l'étude a parue l'International Journal of Obesity. Ils notent cependant que "les femmes dans Playboy ne paraissent pas cliniquement sous-alimentées. Peut-être que leur poids et leurs mesures ne sont pas strictement exacts".

Katzmarzyk PT, Davis C (2001) Thinness and body shape of Playboy centerfolds from 1978 to 1998. International Journal of Obesity and Related Metabolic Disorders 25: 590-592.

L’analyse des couvertures de Playboy entre les années 1960 et 2000 révèle que les Playmates ont des yeux plus grands et des hanches plus larges quand le contexte économique est favorable. Décidément, comme on l'a déjà montré dans le billet d'hier, les scientifiques trouveront toujours de bonnes raisons de feuilleter Playboy...

Quelles femmes les hommes préfèrent-ils ? Petites, grandes, minces ou grosses ? Taille fine et larges hanches, grands yeux ou petits yeux ? Tout dépend de la conjoncture économique, selon les résultats d’une étude réalisée par les psychologues Terry Petitjohn et Brian Lungeberg, à l’Université de Meyhurst, aux États-Unis.
Ces derniers ont analysé en détail les dimensions du corps et du visage des « Playmates de l’année » du magazine Playboy, entre 1960 et 2000. Ils ont mesuré la largeur de leurs yeux, de leur taille et de leurs hanches, et... l’indice de qualité de la vie aux États-Unis ! Ce paramètre résulte d’un savant calcul qui prend en compte les chiffres du chômage, de l’inflation, du pouvoir d’achat des ménages, du produit intérieur brut par habitant, le tout pendant ces 40 années.
Ils ont constaté que les yeux des Playmates deviennent de plus en plus petits quand la conjoncture économique se fait plus difficile. Parallèlement, la taille s’élargit, les hanches deviennent plus étroites, et le tour de poitrine rétrécit. Au contraire, quand la vie est plus facile, on préfère les tailles fines, les grands yeux, les hanches larges et les poitrines plus amples. Pourquoi ? Il semble que les hommes préfèrent spontanément – au moins tant que les conditions de vie sont favorables – des personnes aux grands yeux, car cela leur rappellerait les enfants, dont les yeux occupent une proportion plus importante du visage : cela fait vibrer en eux une fibre protectrice. La finesse de la taille et la largeur des hanches sont des signes de féminité qui distinguent nettement une femme d’un homme, et seraient un signe de fécondité. Or, lorsque les conditions de vie sont favorables, on cherche à se reproduire.
Au contraire, lorsque les temps sont durs, les hommes seraient en quête de femmes aux caractéristiques à la fois plus adultes et plus masculines : les yeux plus petits contrastent avec les grands yeux des enfants, et sont typiquement ceux d’un adulte. La taille plus large et les hanches plus étroites sont des signes de masculinité, et toutes ces caractéristiques réunies deviennent intéressantes lorsqu’il est difficile de gagner sa vie. On cherche alors plus à être protégé qu’à protéger, et l’on a besoin d’un allié qui participe à des tâches masculines, davantage qu’à la reproduction.
Cette vision très sexiste de l’évolution des hommes et des femmes confine au cynisme si l’on accepte l’idée que le jugement esthétique est inconsciemment guidé par des impératifs économiques. C’est pourtant ainsi, prétendent les auteurs de cette étude, que l’espèce humaine aurait traversé les âges. Dans ce cas, il faudrait comprendre la passion de la noblesse du XVIIIe siècle pour les Vénus opulentes : à en croire cette étude, les larges hanches de l’époque reflétaient la prospérité économique de la cour de Louis XIV !

Tiré de Cerveau & Psycho, no 9, février 2005

Vous pouvez aussi lire l'article original : T. Petitjohn et B. Jungeberg, Playboy Playmate curves : changes in facial and body feature preferences across social and economic conditions, in Personality and social psychology bulletin, vol.30, pp. 1186-1197, 2004.

Si beaucoup de chercheurs ont le nez plongé dans Playboy, ce n'est pas seulement pour se rincer l'oeil. Il s'agit d'étudier comment évolue l'idéal féminin au cours du temps, courbes à l'appui. Photo: Eva Herzigova (2001).
Martin Voracek, chercheur au département de psychanalyse de l'université de Vienne, assisté d'une étudiante, Maryanne Fisher, ont dépouillé les 577 éditions de Playboy parues entre décembre 1953 et décembre 2001, afin de relever les mensurations des centrefold models. Ils ont extrait les données anthropométriques suivantes: hauteur, poids, tour de poitrine, tour de taille et tour de hanches. Ils ont aussi calculé les mesures composites suivantes: index de masse corporelle (poids divisé par le carré de la hauteur), rapport tour de taille/tour de hanche, rapport tour de taille/tour de poitrine, rapport tour de poitrine/tour de hanches et un index d'androgynie (tour de hanche/racine de (tour de hanche*tour de poitrine)). Ces mesures ont été corrélées avec les numéros de Playboy (no 1 à 577).
Toutes les mesures, excepté le poids qui était presque stable (r=0.02), ont montré des changements significatifs avec le temps. Alors que l'augmentation de la hauteur (r=0.36) reflète une tendance bien connue, tous les autres changements méritent qu'on leur prête attention. Avec le temps, le tour de poitrine (r=-0.36) et le tour de hanches (r=-0.29) ont diminué, pendant que le tour de taille a augmenté (r=0.27). Les mesures composites ont montré les mêmes tendances: l'index de masse corporelle (r=-0.46) et le rapport poitrine/tour de hanches (r=-0.13) a diminué, tandis que le rapport tour de taille/tour de hanches (r=0.47), le rapport tour de taille/tour de poitrine (r=0.48), et l'index d'androgynie (r=0.50) ont augmenté.
Conclusion brutale: les filles qui excitent les hommes sont passées du format sablier (comme Marylin Monroe), au format longue brindille, plutôt androgyne (comme Eva Herzigova).

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Vous pouvez lire l'article complet paru dans le British Medical Journal (vol. 325, décembre 2002, pp. 1447-1448)

GeoGebra est un logiciel dynamique de mathématiques réunissant géométrie, algèbre et calcul. Il a été développé dans un but éducatif pour l'école (niveau secondaire) par Markus Hohenwarter à l'Université de Salzburg. Ce logiciel gratuit est disponible en plusieurs langues, dont le français.
D'une part, GeoGebra est un système géométrique dynamique. Vous pouvez élaborer des constructions comprenant des points, des vecteurs, des segments, des droites, des coniques et même des courbes représentatives de fonctions et modifier tout cela interactivement.
Par ailleurs, les équations et coordonnées peuvent être entrées directement. GeoGebra est capable de travailler avec des variables numériques ou vectorielles ainsi qu'avec des points, peut trouver les dérivées et intégrales de fonctions et propose des commandes comme Racine ou Extremum.
Ces deux points de vue sont représentatifs du fonctionnement de GeoGebra: une expression dans la fenêtre "algèbre" correspond à un objet dans la fenêtre "géométrie" et vice versa.

Le Dr. Norman Wildberger, professeur de mathématiques à l'Université des New South Wales, a réécrit les règles si mystérieuses de la trigonométrie, et les sinus, les cosinus, les tangentes peuvent désormais être éliminés de la boite à outils trigonométrique. Qui plus est, le nouveau cadre de travail qu'il présente implique que les calculs peuvent être effectués sans tables trigonométriques ni calculatrices, en offrant pourtant une plus grande exactitude.
Établie par les grecs anciens et les romains, la trigonométrie est utilisée en navigation, en ingénierie, en construction et dans bien des sciences pour calculer les rapports entre les côtés et les sommets des triangles.
"Des générations d'élèves ont lutté avec la trigonométrie classique parce que le cadre qui leur était proposé était inadapté", indique Wildberger, dont le livre est intitulé "Divine Proportions: Rational Trigonometry to Universal Geometry" (Wild Egg books).
Le Dr. Wildberger substitue aux notions traditionnelles d'angles et de distances de nouveaux concepts appelés "envergure" et "quadrance". "Ces nouveaux concepts signifient que les problèmes trigonométriques peuvent être résolus par l'algèbre", précise Wildberger. "Cette trigonométrie rationnelle remplace les sinus, cosinus et une foule d'autres fonctions trigonométriques par une arithmétique élémentaire".
"Durant les deux mille dernières années nous pensions que la distance était la meilleure façon de mesurer ce qui sépare deux points, et qu'un angle était la meilleure façon de mesurer ce qui sépare deux lignes. Aussi les professeurs se sont-ils résignés à enseigner les cercles, PI, ainsi que ces complexes fonctions trigonométriques qui associent des longueurs d'arc aux projections sur les axes, tous cela afin d'analyser les triangles. Et tant pis si les élèves n'y entendaient rien", ajoute le dr. Wilberger. "Mais sans alternative au cadre classique, tous les ans des millions des élèves ont mémorisé des formules, ont réussi ou non leurs examens, puis se sont empressés de tout oublier de cette expérience désagréable. Et les mathématiciens se demandaient pourquoi tant de personnes percevaient ce beau sujet d'étude avec un dégoût mêlé d'hostilité".
Il existe désormais une meilleure perspective. Seules cinq règles principales sont nécessaires et il suffit de les apprendre et de savoir comment les appliquer simplement, selon le dr. Wildberger, pour se rendre compte que la trigonométrie classique ne représentait en réalité qu'un malentendu de la géométrie.

Le premier chapitre du livre de Wildberger est consultable ici (pdf en anglais).

Extrait de techno-sciences.net: http://www.techno-science.net/index.php?onglet=news&news=1792 (18/9/2005)

Quel est le comble pour un mathématicien ?

C'est de se coucher avec une inconnue et de se réveiller avec un problème.

La fonction sinus est une fonction vache: elle coupe l'abscisse tous les pis.

Le site «Mathématiques avec Euler» est un hommage de l’Académie de Versailles que le célèbre mathématicien suisse n’aurait sans doute pas dédaigné. L’esprit en est de répandre la pleine compréhension des mathématiques sans en simplifier la portée. Parmi les éléments du mandat du site on retrouve «Garder un langage mathématique exemplaire», ce qui annonce bien la rigueur du site.
Le point le plus remarquable de plus de 500 simulations mathématiques, explications et scénarii pédagogiques est que chacun d’eux est accompagné d’un guide spécifique expliquant comment s’en servir. (Bouton «Guide»). Le lexique accessible de la page d'accueil est également digne d'intérêt; on y trouve des centaines de définitions mathématiques. On gagnerait d'ailleurs à le relier plus intimement encore avec le contenu.
Les pages visent à susciter, accompagner, enrichir ou faciliter le travail des professeurs et des élèves. Chaque utilisateur cerne le sujet, le type de ressource qu'il recherche, les problèmes qu'il entend résoudre ou faire résoudre.
Les professeurs sont invités à choisir les éléments de scénarios utiles à leur enseignement et les élèves, plus simplement, à se servir des ressources. Si un professeur cherche à intégrer les Tic dans ses cours, il a là l'outil rêvé.
Enfin, ce site constitue un exemple remarquable d’un financement de l’Éducation nationale d’une ressource internet profitable à tout le système éducatif et dotée d’un mandat clair et pourtant ouvert.

Extrait de http://thot.cursus.edu/rubrique.asp?no=22620

Conus textile

Ce coquillage a un motif semblable au triangle de Sierpinski.

Quelles sont les applications pédagogiques d'un blog? Le site Blogs et enseignement donne des pistes et des exemples.

Pour ma part, je vais dans un premier temps utiliser ce blog pour communiquer des informations. A la longue, ces informations formeront une base de données, que l'on pourra aisément consulter grâce au système de classement du blog et au moteur de recherche par mots-clefs.

Selon une étude suédoise qui vient de paraître dans l'American Journal of Psychiatry, les hommes petits auraient, par rapport aux grands, un risque plus important de se suicider.

[L.J.S.] - Le Dr Patrick Magnusson de l'université Uppsala (Suède) a étudié le cas de plus d'un million de jeunes Suédois. Sur 15 années, il a dénombré 3075 suicides. Les résultats de son étude révèlent qu'il existe un lien entre la taille et le risque de suicide.
Ainsi, pour cinq centimètres de moins, le risque de suicide augmenterait de 9%. Les plus petits auraient finalement, par rapport aux plus grands, deux fois plus de chances de mettre fin à leurs jours. D'autres études étaient déjà arrivées à ces conclusions mais elles montraient également un fort lien entre suicide et niveau socio-économique des personnes suivies. Or, pour l'étude du Dr Patrick Magnusson, ce n'est pas du tout le cas. Ni le niveau d'éducation des jeunes, ni le niveau social de leurs parents n'affectent le lien entre taille et suicide.
Comment expliquer alors que les petits se suicident plus que les grands ? Les auteurs de l'étude apportent plusieurs hypothèses. Certains facteurs, comme les troubles familiaux, pourraient influencer la croissance à l'enfance puis l'état psychologique à l'âge adulte. Les chercheurs ont également remarqué qu'une faible prise de poids durant l'enfance était également lié au risque de suicide à l'âge adulte.
Le Dr Patrick Magnusson a enfin noté que les petits étaient plus souvent célibataires que les grands. Et le mariage est apparu comme un facteur réduisant les risques de suicide.

Magnusson PK : Strong inverse association between height and suicide in a large cohort of Swedish men: evidence of early life origins of suicidal behavior? Am J Psychiatry. 2005 Jul;162(7):1373-5.

Dans son site Jeux et Mathématiques, Jean-Paul Davalan propose une bonne douzaine de jeux, plusieurs pages sur les graphes à l'attention des élèves de Terminale ES, d'autres sur des thèmes bien connus (Syracuse, Fibonacci, Josephus), d'autres sur des thèmes importants (algèbre, combinatoire, probabilités, arithmétique, géométrie, ...), de simples calculs et enfin des liens informatiques ou mathématiques. Beaucoup de pages interactives rendent ce site très plaisant.

Nathalie Aymé, de La Réunion, présente sur son site Urbicande en 1°S, un superbe sujet, inspiré de la bande dessinée "La fièvre d'Urbicande" de Peeters et Schuiten aux Editions Casterman. Les thèmes mathématiques abordés dans cette BD sont du niveau de la classe de première scientifique (en France) et de dernière année de la maturité (en Suisse). Elle permet de parler de perspective cavalière, de tenter de modéliser un phénomène physique très curieux à l'aide de suites numériques, cette modélisation faisant appel à des notions variées: factorisation d'un polynôme du troisième degré, programmation d'une suite sur calculatrice...

Je pense adapter cette idée en utilisant Mathematica à la place de Cabri. Ce billet aura donc sans doute un prolongement dans quelques semaines.

L'assassin des échecs et autres fictions mathématiques
Benoît Rittaud
Editions Le Pommier (26 mai 2004)
230 pages
Présentation de l'éditeur
Mais pourquoi le coupable s'acharne-t-il à accumuler les preuves contre lui ? Plus que n'importe quel autre élément du dossier, cette attitude inédite fait pressentir au commissaire que, au-delà de ce qu'il a bien voulu avouer, le Grand Maître des échecs cache un secret plus lourd encore. Mais il est loin d'imaginer que les mathématiques lui permettront de le confondre... Où l'on découvre, en compagnie d'un limier novice aux échecs, d'un célèbre savant grec, d'un retraité aimant guincher, d'un jeune de banlieue fan de jeux vidéo... que la réalité quotidienne est bien plus mathématique qu'on ne le croit. Et pas moins palpitante ! De péripéties géométriques en rebondissements numériques, d'intrigues probabilistes en paradoxes logiques, embarquez pour une contrée enchanteresse. Pour que le récit garde son mordant, les subtilités mathématiques sont décryptées après chaque nouvelle pour qui veut en savoir plus.

Mon commentaire
Ce livre, abordable par tous et ne nécessitant aucune connaissance particulière en mathématiques, introduit à l'aide de 12 mini-nouvelles des notions comme le théorème de Thalès (dans "L'homme qui entendait des confidences du ciel"), la théorie des jeux (dans "L'assassin des échecs"), les probabilités (dans "Le bonneteau"), les nombres pseudo-aléatoires (dans "Blitzkrieg sur algorithme"), etc. Après chaque nouvelle, l'auteur propose un prolongement un peu plus théorique, tout en restant très simple. On reste parfois un peu sur sa faim, mais ce livre a surtout l'ambition de faire prendre conscience que les mathématiques ne sont pas une science abstraite et qu'elle est bien présente dans la vie quotidienne.

Vous découvrirez sur le site Mathématiques magiques des tours de magie interactifs, de la télépathie, des énigmes, des cours et exercices animés, des jeux, des puzzles magiques, des illusions géométriques animées, des paradoxes, de la géométrie et des pavages dynamiques, des opérations anciennes interactives, des trucs malins, des anecdotes historiques, de très nombreuses animations flash.

La commission inter-IREM-APMEP PUBLIMATH élabore une base de données sur la documentation utile à un enseignant et à un futur enseignant de mathématiques de la maternelle à l'université. L'objectif est que tout enseignant de mathématiques ou chercheur sur l'enseignement des mathématiques puisse avoir rapidement connaissance des documents existant sur le thème de son étude.

L'un des objectifs d'un tel système d'informations est de recueillir, conserver et transférer les références des connaissances et des savoirs, par l'intermédiaire d'internet. Cette recherche d'informations contribue tout autant à la documentation de l'enseignant qu'à sa formation personnelle complémentaire. En effet, chaque fiche comporte, outre les informations bibliographiques, un résumé objectif et informatif et une liste de mots-clés précisant les contenus des ouvrages en adéquation avec le public visé qui donnent une image assez complète du contenu des ouvrages, des logiciels, vidéos...

PUBLIMATH s'adresse aux professeurs et futurs professeurs de mathématiques. La base de données fait appel à un certain nombre de champs documentaires interrogeables conformément aux normes catalographiques internationales. La finalité est que tout collègue d'école, de collège, de lycée ou d'université puisse trouver dans cette base des matériaux tels que les productions de l'APMEP, des productions IREM, des manuels de formation, des ouvrages scolaires ou universitaires, des logiciels, des publications parascolaires, de culture scientifique… c'est-à-dire toute documentation utile à un enseignant ou à un futur enseignant de mathématiques de la maternelle à l'université.

La base de données est accessible sur le réseau internet aux deux adresses suivantes : http://publimath.irem.univ-mrs.fr/ et http://publimath.univ-lyon1.fr/