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mercredi 30 décembre 2009

Tout est iluminé

Tout est illuminé est le premier livre de Jonathan Safran Foer. Pourquoi tout est-il illuminé? Rien à voir avec les illuminations de Noël. C'est que soudainement, tout s'éclaire après avoir compris quelque chose.

Alexandre Perchov va servir de guide à un écrivain juif américain, Jonathan Safran Foer, qui voyage en Ukraine pour retrouver le shtetl où vécu son arrière-arrière-arrière-arrière-arrière-grand-mère.

Il faut un peu de temps pour s'habituer au style des chapitres écrits par ce narrateur lituanien qui écrit dans un anglais qu'il ne parle pas bien, rendant le livre difficile à traduire en français. Alex est parfois morfondu. Il lui arrive aussi d'être proximal de quelqu'un ou parfois même d'être charnel avec certaines personnes. Son grand-mère manufacture souvent des RRR en l'attendant dans la voiture. Pour son travail, il se fera payer en numéraire.

Un fois habitué au style, on est charmé par la poésie et l'inventivité de la langue de l'auteur. Le livre alterne les chapitres racontés par Alex, ceux du roman que Jonathan a écrit après son voyage où il raconte l'histoire du shtetl de Trachimbrod de 1791 à 1942, et les lettres d'Alex qui donne son avis à Jonathan sur les pages de son roman. Différents styles se succèdent alors tour-à-tour : du malhabile, naïf et drôle d'Alex au plus imagé et maîtrisé de Jonathan.

Diplômé de philosophie à Princeton, Foer ne rêve pas de devenir écrivain, mais son professeur de lettres, Joyce Carol Oates, l'encourage à écrire. Tout est illuminé s'inspire de l'histoire de l'auteur lui-même parti en Ukraine sur les trace de son grand-père en 1989.

Reste maintenant à lire le deuxième roman de Jonathan Safran Foer Extrêmement fort et incroyablement près, en espèrant qu'il sera tout aussi original. Ce livre raconte l'histoire du jeune Oskar Schell parti en quête de la serrure qu'ouvrirait la clé qu'il a trouvée dans les affaires de son père, disparu dans le World Trade Center.

lundi 7 septembre 2009

L'invention des logarithmes ou la révolution du calcul

Aujourd'hui, il est difficile d'imaginer à quel point l'invention des logarithmes fut une révolution dans le domaine du calcul. Pourtant, le logarithme possède une propriété importante : il transforme un produit en une somme. Ainsi, log (xy) = log(x) + log(y). Plutôt que d'effectuer une multiplication, on pourra effectuer une addition en passant par la fonction logarithme.

La notion de logarithme est introduite par John Neper en 1614, à partir d’un exemple issu de la cinématique. Dans son article Mirifici Logarithmorum Canonis Descriptio, il compare le mouvement rectiligne de deux points M et M' dont le premier M a une vitesse qui augmente proportionnellement avec la distance qui le sépare d'un point fixe O et dont le second  M' se déplace de manière uniforme vers un point O'. La distance O'M' parcourue par le point M' est alors, selon Neper, le logarithme de la distance OM. Le logarithme a ainsi la propriété de transformer un  mouvement augmentant proportionnellement en un mouvement régulier.



Neper est le premier à calculer une table de logarithme en base e dans l'article Mirifici Logarithmorum Canonis constructio écrit en 1614 et publié en 1619. Il choisit d’appeler les nombres de cette table logarithmes, car il les considère comme des relations entre des nombres. Il utilise alors les racines grecques logos et arithmos et crée le mot logarithmus, puisqu’il écrit en latin. 

Soixante-dix ans avant Neper, en 1544, le moine et mathématicien allemand Michael Stifel (1486–1567) avait déjà publié à Nuremberg un traité de mathématique Arithmetica Integra, où il mettait en relation la suite des entiers avec celle des puissances de 2. Dans cet ouvrage, il montrait comment il est possible de transformer une multiplication en addition. 
Puisque le logarithme transforme un produit en une somme, les calculs s'en trouvent grandement facilités. Ainsi, si l'on veut multiplier 8 par 32, on va chercher pour chacun leur logarithme (en base 2) dans la table, qui se trouve sur la première ligne et dans la même colonne. Ainsi, le logarithme de 8 est 3 et celui de 32 est 5. On calcule la somme des logarithmes, qui dans ce cas est 8. Le résultat de la multiplication de 8 par 32 est alors le nombre admettant 8 pour logarithme, c'est-à-dire le nombre se trouvant sur la deuxième ligne et dans la même colonne que le chiffre 8, soit le nombre 256.

La formule utilisée ici est  :  .

Après la publication des travaux de Neper, le mathématicien anglais Henry Briggs (1561–1630) comprend aussitôt l’intérêt de cette relation entre les nombres et voit ainsi le moyen de faciliter les calculs en transformant les multiplications en additions. Pour simplifier encore plus ces calculs, il suggère à Neper de choisir 10 pour base. En 1615, Briggs calcula la table de ces nouveaux logarithmes décimaux, qu'il publia après une rencontre avec l'inventeur des logarithmes.

Indépendamment de Neper, un suisse, Bürgi, qui avait été assistant de Kepler à Prague, calcula entre 1603 et 1611 une table d'antilogarithme (il appelle ainsi la fonction inverse du logarithme). Cette table fut imprimée dans cette ville en 1620. Facilitant grandement les calculs, notamment ceux des astronomes, les tables de logarithmes connurent alors un succès immédiat.

En l'honneur de Néper, on parle désormais de logarithme néperien (noté ln). La définition moderne le définit à partir de l'intégrale de la fonction 1/x :



Ainsi, le logarithme néperien correspond à l'aire sous l'hyperbole entre 1 et x.


Le premier à mettre en évidence le comportement logarithmique de l'aire sous l'hyperbole est Grégoire de Saint-Vincent en 1647 dans son ouvrage Opus geometricum quadraturae circuli et sectionum coni decem libris comprehensum. Il écrit alors : 

Si les abscisses d'une hyperbole équilatère croissent en progression géométrique, les aires des surfaces découpées entre l'hyperbole et son asymptote par les lignes ordonnées correspondantes croissent en progression arithmétique.

C'est-à-dire que l'aire sous l'hyperbole de 1 à 2 ajoutée à l'aire de 1 à 3 donnera l'aire de 1 à 6 ( ln (6) = ln(2) + ln(3) ). Ainsi, si les abscisses suivent une suite géométrique, les surfaces suivront une suite arithmétique. 

Grégoire de Saint-Vincent ne relie pas encore son travail aux logarithmes. Un de ses lecteurs, le jésuite Sarassa mentionnera que les aires hyperboliques peuvent tenir lieu de logarithmes.

Il faudra attendre le milieu du 18e siècle, après l’invention de la notion de fonction et du calcul différentiel, pour que le logarithme soit défini par Euler comme fonction réciproque de la fonction exponentielle. 

La propriété des logarithmes a permis d'inventer la règle à calcul en 1859 par Amédée Mannheim. Les nombres inscrits sur la règle suivent alors une échelle logarithmique pour calculer aisément des produits.

Selon Pierre-Simon Laplace, mathématicien, physicien et astronome français : 

L’invention des logarithmes, en réduisant le temps passé aux calculs de quelques mois à quelques jours, double pour ainsi dire, la vie des astronomes.

jeudi 9 avril 2009

Nombres réels

L'ensemble des nombres réels forme une droite. La propriété importante de cet ensemble est d'être continu.

Au 15 ème siècle, Nicolas de Cues énonce le principe de continuité dans De mathematica perfectione : une grandeur continue qui évolue entre une grandeur A et une grandeur B prend au moins une fois toute valeur intermédiaire. Dans les Nouveaux essais de l'entendement humain publié en 1764, Leibniz reproche à Euclide de ne donner qu'une image sensible de la droite au lieu d'une définition. Pour le philosophe et mathématicien allemand, rien ne se fait dans la nature tout d'un coup, et c'est une de mes grandes maximes et des plus vérifiées, que la nature ne fait jamais de sauts. J'appelle cela la loi de la continuité.


La continuité sera d'abord définie pour les fonctions par Cauchy dans son cours d'analyse de 1821. Il démonte le théorème des valeurs intermédiaires, sans encore se rendre compte que c'est d'abord une propriété des nombres réels avant d'être une propriété des fonctions.

Une construction rigoureuse de est due à Dedekind en 1872 dans Stetigkeit und irrationale Zahlen (Continuité et nombres irrationnels). Il définit les nombres réels grâce aux coupures :

Si l'on répartie tous les points de la droite en deux classes telles que chaque point de la première soit situé à gauche de chaque point de la deuxième classe, alors il existe un point et un seul qui engendre cette partition de tous les points de la droite, cette découpe de la droite en deux parties.

Une coupure dans le corps des nombres rationnels est définie par deux sous-ensembles non vides et tels que :

  • pour tout  et , on a .
Un exemple de coupure est définie par l'ensemble des nombres rationnels inférieurs à 7 et par l'ensemble des nombres supérieurs ou égaux à 7. Cette coupure possède la propriété  suivante : soit il existe un plus grand élément dans C1, soit il existe un plus petit élément dans C2, qui est 7 dans cet exemple. Inversement, une coupure possédant cette propriété détermine un nombre rationnel.

Il existe des coupures n'ayant pas cette propriété. Ainsi, on peut considérer, l'ensemble des nombres rationnels négatifs plus les nombres rationnels positifs dont le carré est inférieur à 2 et les autres nombres rationnels. Un plus grand élément dans ou un plus petit élément dans devrait satisfaire , ce qui est impossible pour et il ne peut y avoir de plus grand élément dans ou de plus petit dans . Cette coupure crée un nombre irrationnel a tel que . À toute coupure correspond alors un nombre, rationnel  ou irrationnel.

Pour Dedekind,

Chaque fois que nous sommes en présence d'une coupure non produite par un nombre rationnel, nous créons un nombre nouveau, irrationnel x, que nous considérons comme parfaitement déterminé par cette coupure ou qu'il engendre cette coupure.

Une autre construction des nombres réels est due à Cantor et Méray. Dans cette construction, tout nombre réel est la limite d'une suite de Cauchy de nombres rationnels.

lundi 6 avril 2009

Nombres relatifs

Les entiers naturels désignent les nombres entiers positifs . A partir des entiers naturels, on peut construire les nombres relatifs en ajoutant les opposés. Ils sont notés pour le mot allemand die Zahl. La construction des entiers relatifs est due à Dedekind.

Les éléments de ne possèdent pas d'inverse pour la loi +. L'ensemble ajoute l'inverse pour la loi + de chaque élément et sera ainsi un groupe commutatif.


Pour définir les nombres relatifs, on considère l'ensemble des couples d'entiers. Le couple va correspondre au nombre   qui représente la distance entre n1 et n2 ou la longueur de l'intervalle .

Pour obtenir , une relation d'équivalence est ajoutée sur . Le couple est équivalent au couple si . Ainsi, (2;0) = (3;1), car 2 + 1 = 3 + 0. Deux couples sont équivalents si leur sommes en croix sont égales. On a peu l'habitude de parler de somme en croix alors qu'on parle usuellement de produit en croix. L'ensemble des entiers relatifs correspond alors à l'ensemble quotient . Un entier relatif correspond donc à la classe d'équivalence pour la relation.

Sur cet ensemble, les opérations usuelles de somme et produit peuvent être définies. Ainsi, la somme est naturellement définie par.

Le produit est défini par . Par exemple,.

Muni de ces lois, devient un anneau. Cependant, les éléments de ne possèdent pas d'inverse pour la multiplication. Pour cela, il faudra construire l'ensemble des nombres rationnels .

Les nombre négatifs n'ont pas toujours été évidents. Lazare Carnot les pensait absurdes :

Il faudrait retrancher une quantité effective de zéro, ôter quelque chose de rien : opération impossible. Ceci entraînerait une absurdité, par exemple, -3 serait moindre que -2, tandis que (-3)² serait plus grand que 2², le carré de la plus grande serait moindre que le carré de la plus petite et réciproquement, ce qui choque toutes les idées claires qu'on peut avoir de la quantité. 

 

vendredi 20 mars 2009

Procrastination


Même si le mot procrastination existe en français depuis le 16 ème siècle, il reste aujourd'hui d'emploi peu fréquent. La procrastination désigne la tendance à repousser une décision ou un action à plus tard. Il est la plupart du temps réservé au langage spécialisé ou soutenu. Pourtant en anglais, ce mot compliqué est bien plus courant, et le verbe procrastinate est aussi employé, tandis que le verbe "procrastiner" n'est dans aucun dictionnaire français. Une meilleure explication de le procrastination est donnée ici.

Procrastination vient du verbe latin procrastinare qui signifie renvoyer au lendemain. Ce verbe est formé à partir de l'adverbe pro qui désigne un mouvement en avant et de cras qui veut dire demain. Le mot cras se retrouve dans crastinus pour désigner ce qui concerne le lendemain et dans procrastinatio signifiant ajournement, délai. Le sens du mot procrastination est ainsi principalement contenu dans la deuxième partie et le préfixe pro vient en amplifier le sens. Les anglais utilisent d'ailleurs aussi le mot crastination comme synonyme de procrastination. Les italiens utilisent le verbe procrastinare identique au latin. Le mot français serait donc soit un des nombreux emprunts du français à l’italien du 16 ème (dus notamment à l'influence de Catherine de Médicis), soit un emprunt direct au latin. Les anglais commencent d'utiliser le terme un peu plus tard que les français.

Classiquement, la procratination n'était pas connotée négativement comme aujourd'hui. Elle était alors un signe de sagesse et de tempérance. Il peut en effet être important de se donner du temps pour la réflexion avant d'agir trop précipitamment. La procrastination, vue comme une attente, n'était pas à l'origine considérée comme de l'inaction. Elle désigne bien plus une stratégie, l'attente du moment propice. L'inaction  physique n'est pas l'inaction intellectuelle.

Le 19 ème siècle emploie souvent le mot de manière ironique ; comme par exemple, Marcel Proust dans le cinquième tome d'À la recherche du temps perdu, La prisonnière : Cette habitude, vieille de tant d'années, de l'ajournement perpétuel, de ce que M. de Charlus flétrissait sous le nom de procrastination.

L'absence d'occupation évolue ainsi de plus en plus vers un signe de paresse. Dans La lenteur, Milan Kundera regrette cette évolution de l'inaction :

Pourquoi le plaisir de la lenteur a-t-il disparu ? Ah, où sont-ils, les flâneurs d'antan ? Où sont-ils ces héros fainéants des chansons populaires, ces vagabonds qui traînent d'un moulin à vent à l'autre et dorment à la belle étoile ? Ont-ils disparu avec les chemins champêtres, avec les prairies et les clairières, avec la nature ? Un proverbe tchèque définit leur douce oisiveté par une métaphore : ils contemplent les fenêtres du bon Dieu. Celui qui contemple les fenêtres du bon Dieu ne s'ennuie pas, il est heureux. Dans notre monde, l'oisiveté s'est transformée en désœuvrement, ce qui est tout autre chose : le désœuvré est frustré, s'ennuie, est à la recherche constante du mouvement qui lui manque.

Les universités anglo-saxonnes tiennent beaucoup plus compte que chez nous du problème de la procrastination chez leurs étudiants. On trouve très souvent des pages internet d'universités sur ce sujet, par exemple l'université de Cambridge, d'Albany ou du Queensland

Cet article est à améliorer. Je le ferai demain ...

lundi 2 mars 2009

Algèbre


Le mot algèbre vient du livre écrit par le mathématicien d'origine perse Muhammad ibn Musa Al-Khawārizmī : Al-ĵabr wa'l-muqābalah qui veut dire en français la transposition et la réduction. Ce livre est dédié au calife Al-Ma'moun qui régna à Bagdad de 813 à 833 après son père, le célèbre calife, Haroun al-Rashid, qui régna de 786 à 809, et après une guerre de succession qui se termine par l'assassinat de son frère aîné en 813. 

Une grande partie du livre est consacrée à des problèmes de la vie quotidienne de l'époque, en particulier ceux des partages d'héritage que les droits de succession musulmans rendaient très ardus. Il traite de la résolution des équations du premier et du deuxième degré. Le mot jabr peut se traduire par restauration. Il indique dans ce cas le passage d'un terme d'une équation de l'autre côté du signe égal. Par exemple, on fait une jabr, quand on transforme y + 4 = x en y = x - 4. Le mot muqabalah est traduit par confrontation ou réduction. Il désigne l'opération consistant à réduire des termes semblables dans une équation. Par exemple, on fait une muqabalah, lorsqu'on transforme a + y - a = x en y = x.


Le livre d'Al-Khawārizmī ne contient aucun chiffre, ni aucun symbole. Toutes les équations sont exprimées avec des mots. Une constante est un dirham (du nom de l'unité monétaire grecque la drachme), l'inconnue est «la chose» ou shay ou jidhr, quand il représente la racine d'une équation, le carré de l'inconnue est nommé le mâl. Le mot shay se transcrit en xay en espagnol ancien et il est à l'origine de l'utilisation de x dans une équation pour désigner l'inconnue.

Les équations sont ramenées à 6 types :

Le titre du livre d'Al-Khawārizmī a été traduit en latin par Algoritmi de numero indorum. Algoritmi est la transformation de Al-Khawārizmī et deviendra plus tard algorithme. C'est sans doute par l'influence du mot arithmétique que l'on retrouve un t dans algorithme.

Au 16 ème, les tenants de l'abaque, les abaquistes, s'opposent aux algoristes, qui sont les tenants du calcul écrit avec les chiffres arabes. Les techniques du calcul indien avec les chiffres arabes et le zéro sont apparues en occident au 12 ème siècle avec le retour des croisades et à la suite de contacts avec les arabes d'Espagne et d'Afrique du nord. Les savants (Fibonacci est un des premiers) adaptent rapidement ce nouveau calcul écrit, alors que les commerçants continuent à utiliser l'abaque à jetons employé depuis l'époque romaine. Cette opposition se prolonge jusqu'à la révolution qui interdit officiellement l'abaque dans les écoles et les administrations. Aujourd'hui, nous sommes tous des algoristes.

vendredi 27 février 2009

Cardinal

Un cardinal désigne un ecclésiastique chargé d'élire et d'assister le pape dans le gouvernement de l'Église. Les cardinaux sont surtout connus pour se réunir en conclave pour élire le nouveau pape. Le mot conclave vient du latin clavis voulant dire clef, car pendant leur délibération les cardinaux sont enfermés à l'abri de tout contact extérieur. Existe-t-il un rapport entre ces cardinaux et les nombres cardinaux : un, deux, trois, quatre, cinq, ...?

Pour comprendre leur relation, il faut déjà comprendre l'étymologie du mot cardinal. En latin ecclésiastique, cardinal se dit cardinalis, qui vient lui même du mot cardo qui veut dire gond, pivot. Il représente donc quelque chose de fixe et d'important. Il est employé au sens figuré pour désigner les cardinaux de l'église qui sont une autorité morale sur laquelle s'appuyer.

Le mot cardinal a d'abord été employé comme adjectif pour désigner ce qui sert de référence. Ainsi, les points cardinaux (nord, sud, est et ouest) servent à désigner la position de tous les autres. Les vents cardinaux sont des vents qui soufflent des quatre points cardinaux. Les quatre vertus cardinales sont la justice, la prudence, la tempérance et la force. L'Église l'utilise ensuite au sens figuré pour désigner certains dignitaires ecclésiastique, comme pontifex cardinaliscardinalis veut dire principal, ou pour désigner un prêtre affecté d'une manière permanente à une église déterminée : cardinalis sacerdos, ou les évêques suburbicaires, c'est-à-dire soumis à l'autorité de Rome : episcopi cardinales.

À partir du 17 ème siècle, les nombres cardinaux servent à désigner une quantité précise : il y a 25 personnes dans la salle. Le mot cardinal devient un nom au début du 20 ème siècle avec le cardinal d'un ensemble qui correspond au nombre d'éléments qu'il contient. Ces nombres s'opposent aux nombres ordinaux qui servent à indiquer le rang d'un objet dans une collection ou l'ordre d'un événement dans une succession. Le cardinal d'un ensemble peut s'associer à un ensemble quelconque, alors que l'ordinal suppose de poser un ordre sur les éléments de l'ensemble. Cantor exprime bien cette différence  en écrivant :

J'entends par cardinal d'un ensemble M le concept universel ou générique que l'on obtient en faisant abstraction pour l'ensemble aussi bien de la constitution de ses éléments que de toutes les relations que ses éléments ont entre eux ou avec d'autres choses, donc, en particulier aussi, de l'ordre qui règne entre eux, et ne considère que ce qui est commun à tous les ensembles équivalents à M.

Un nombre ordinal peut être défini grâce à l'ensemble des ordinaux qui le précèdent. John von Neumann identifie ainsi un entier positif à l'ensemble de ses prédécesseurs sur :





Ainsi, deux est l'ensemble dont les éléments sont l'ensemble vide et l'ensemble dont l'unique élément est l'ensemble vide.

En nommant les premier nombres cardinaux, ceux-ci sont considérés comme plus importants ou plus fondamentaux.

Les numéraux cardinaux, sauf vingt et cent, sont invariables, ce qui montre leur importance. Ils ne s'accordent ni en genre, ni en nombre avec le nom auquel ils se rapportent, sauf :

- un, qui devient une devant un nom féminin, et

- vingt et cent qui se mettent au pluriel quand :

  • ils sont multipliés par un nombre plus grand que un et qu'ils ne sont pas suivis d'un autre adjectif cardinal : quatre-vingts, mais quatre-vingt-deux, deux cents, mais deux cent mille, ou
  • ils précèdent directement les noms million, milliard, billion, ... : quatre-vingts millions d'années, mais quatre-vingt-dix-sept millions, six cents millions de volts, mais six cent quarante millions.
Le nom de nombres ordinaux se forme dans la plupart des cas en ajoutant le suffixe -ième au dernier élément du nombre cardinal correspondant : le deuxième, le troisième, ... Ils s'accordent en genre et en nombre avec le nom qui suit : la vingt-cinquième heure, les premiers froids.

C'était le treizième article de ce blog ou le numéro treize.



mercredi 25 février 2009

Pas très moral

Si a = 0, puisque et , peut-on simplifier l'égalité par a pour obtenir que 1 = 0 ?

C'est bien sûr la simplification par a qui conduit à l'erreur 1 = 0. Pour avoir le droit de simplifier par a, celui-ci doit admettre un inverse. Ainsi, pour faire disparaître a, on doit multiplier par l'inverse de a des deux côtés de l'égalité : . Seulement, dans un anneau, l'élément 0, qui est l'élément neutre de la loi +, est le seul qui n'admet pas d'inverse pour la loi multiplicative. Ainsi, l'égalité implique que a = 0. Cette propriété qui affirme que a . b = 0 implique que a = 0 ou b = 0 est nommée intégrité. L'anneau est donc intègre.

Le mot intègre ne vient pas dans ce cas du français. En effet, pourquoi un anneau pour lequel 0 n'a pas d'inverse pour la loi . posséderait-il plus de moralité que celui qui en admet ? L'adjectif intègre vient ici de l'anglais integer signifiant entier, car l'anneau intègre de référence est l'anneau des entiers relatifs . La lettre utilisée vient par contre de l'allemand Zahl (nombre). L'étude de l'algèbre trouve son origine chez des mathématiciens allemands du 19 ème siècle, comme par exemple, Kummer, Dedekind, Kronecker et Hilbert.

Les nombres entiers, puisqu'ils nous servent à compter, nous paraissent plus naturels que les autres. L'utilisation des nombres négatifs n'est devenue familière que plus tardivement. Leur construction, due à Dedekind, se fait à l'aide des entiers positifs. Les nombres négatifs deviennent ainsi relatifs aux entiers positifs. Selon Léopold Kronecker, "Dieu a fait les nombres entiers, tout le reste est l'œuvre de l'homme". Kronecker va lui même plus loin : il ne croit pas non plus en l'existence des nombres transcendants et la construction des nombres réels due à Weierstrass. Ces idées l'amenèrent à s'opposer à Cantor, Dedekind et à Weierstrass qui fut pourtant un de ses amis.


La propriété d'intégrité est très utile pour résoudre des équations. Si on doit résoudre l'équation , on peut se ramener à (x-2)(x+2) = 0, d'où x = 2 ou x = -2.

Ils existent des anneaux qui ne sont pas intègres. Par exemple, dans , [6] . [2] = [12]. Or, la classe de 12 est égale à celle de zéro, car 12 est un multiple de 4, sans que 6 ou 2 ne soient équivalents à 0. On a l'égalité [6] . [2] = [0]. On dira que [6] et [2] sont des diviseurs de 0. L'anneau devient intègre lorsque p est premier.

Tous ces anneaux n'ayant aucune moralité, on laisse au lecteur le soin de trouver la morale de cette histoire, même si d'après Albert Camus : Aucune morale, ni aucun effort ne sont a priori justifiables devant les sanglantes mathématiques qui ordonnent notre condition

samedi 21 février 2009

Dividendes

Ajouté à un nom masculin, le suffixe -ande ou -ende s'oppose à -eur ou -ateur. Ainsi dans une division, le dividende s'oppose au diviseur ; mot qui désigne aussi - peu glorieusement ces temps-ci - les bénéfices versés aux actionnaires.

Moins employé, le multiplicande est le nombre qui est multiplié par un autre. Il s'oppose au multiplicateur qui sert à effectuer la multiplication. Ainsi, lorsqu'on effectue le produit a.b, on multiplie a par b : a est le multiplicande, puisqu'il va être multiplié, et b est le multiplicateur, car il apparaît après le symbole de multiplication. Le vocabulaire n'est dans ce cas pas commutatif. Pour que a devienne multiplicateur, il faudra effectuer le produit b.a. Dire que la multiplication est commutative revient à regarder le résultat de l'opération qui ne dépend pas de l'ordre des facteurs a et b, ainsi a.b = b.a.

L'expression mathématique a.b peut donc prêter à confusion. Elle aura un sens différent selon le contexte sans que rien ne soit indiqué dans l'expression. Elle peut vouloir dire soit d'effectuer l'opération de multiplication entre a et b dans l'ordre indiqué par l'expression, soit de regarder le résultat de l'opération (comme dans l'égalité). Le mot produit désigne le résultat de l'opération. Cependant, on utilise parfois par abus de langage l'expression "effectuer le produit" pour effectuer la multiplication.

Les termes en -ende/-ande et en -eur/-ateur qui sont ainsi vus par opposition, peuvent aussi se définir comme étant dérivés d'un verbe. Si la commande est ce qui est commandé, le multiplicande est le nombre qui est multiplié et le dividende, celui qui est divisé. Pour une intégrale, l'intégrande est la fonction qui est intégrée.

Multiplicande et dividende subissent donc l'opération. Pourtant, dans certains discours politiques, les travailleurs subissent le travail alors que de manière objective ils y sont simplement associés. Suggéreraient-ils alors le terme travaillande ?  qui serait sûrement ressenti à juste titre comme extrêmement méprisant.

lundi 12 janvier 2009

Le mythe de Sisyphe

En lisant Le mythe de Sisyphe de Camus, on découvre le désir de vivre de ce jeune homme de 29 ans, qui dans son enfance a eu la tuberculose. Le livre s'ouvre sur la phrase de Pindare : N'aspire pas à la vie immortelle, mais épuise le champ du possible.


Cette phrase n'est pas à comprendre selon le sens romantique. Les côtés positifs de la vie ne sont pas les seuls à considérer. Tous les aspects sont à prendre, même les plus difficiles, comme la souffrance. Puisque dès le départ, l'auteur connaît ces difficultés, il ne finira pas désespéré comme peut l'être le romantique, qui se retrouve finalement comme surpris par le trop-plein de sentiments, pouvant le mener au désespoir. Camus reste sans espoir, sans pour autant être désespéré.

Pour Camus, l'absurde n'est pas une conséquence d'un raisonnement sur la réalité, il en est au contraire le point de départ, le postulat. En réalité, le monde n'est pas absurde en lui-même ; c'est le regard raisonné que nous portons sur lui qui le rend absurde : L'absurde naît de la confrontation de l'appel humain avec le silence déraisonnable du monde. Cette coupure se retrouve dans le personnage de Meursault dans l'Étranger.

Camus n'aboutit pas à la même conclusion que les nihilistes, pour lesquels plus rien n'a de sens. Pour lui, le nihilisme serait une indifférence à la vie, pouvant aller jusqu'à justifier l'inacceptable, puisque rien n'aurait plus de valeur. Il donne une attitude à adopter face à l'absurde, faite de lucidité : "Je tire de l'absurde trois conséquences qui sont ma révolte, ma liberté et ma passion."

Même si les conclusions seront à l'opposé, les réflexions que posent Camus sont assez proches de celles de Pascal, qui se sent perpétuellement à côté d'un gouffre.

dimanche 14 décembre 2008

Notation de Schläfli

Un polygone est un ensemble de segments inclus dans le plan tel que chaque extrémité de chaque sommet correspond à une extrémité d'un seul autre segment qui est non aligné avec le premier. Un polygone est dit régulier si tous ses côtes sont de même longueur et tous ses angles sont égaux.

Un polyèdre est dit régulier si toute ses faces sont identiques et sont des polygones réguliers, et en chaque sommet s'intersectent le même nombre de faces. Un polyèdre régulier est donc entièrement déterminé par son type de face et le nombre d'arêtes concourant en chaque sommet. La notation de Schläfli tient compte de ces propriétés pour représenter les polyèdres réguliers. Le symbole de Schläfli d'un polyèdre convexe régulier est {p,q} si ses faces sont des polygones avec p arêtes et si en chaque sommet se rencontrent q faces. Le symbole de Schläfli d'un cube est donc {4,3}, puisque chaque face est un carré et 3 faces (et 3 sommets) sont issues de chaque sommet du cube.

En dimension 3, il y a 5 polyèdres réguliers convexes :

  • le tétraèdre ({3,3}),
  • le cube ({4,3}),
  • le octaèdre ({3,4}),
  • le dodécaèdre ({5,3}),
  • le icosaèdre ({3,5}).

Ils sont appelés solides de Platon, qui dans le dialogue Timée (vers 358 avant J.-C.), associe à chacun des quatre éléments (la terre, l'air, l'eau et le feu) un solide régulier. La terre était associée avec le cube, l'air avec l'octaèdre, l'eau avec l'icosaèdre et le feu avec le tétraèdre. Le dodécaèdre est en correspondance avec le Tout, parce que c'est le solide qui ressemble le plus à la sphère. Euclide démontra dans le livre XIII des éléments, le dernier, que ces polyèdres sont exactement au nombre de 5.

En 1596, Johannes Kepler (1571-1630) publie Mysterium Cosmographicum où il propose un modèle de l’univers s’appuyant sur les solides de Platon. A cette époque, six planètes sont connues. Kepler remarque que les sphères représentant les orbites des planètes peuvent contenir les solides de Platon. À Mercure, il associe l'octaèdre, à Venus l'icosaèdre, à Mars le dodécaèdre, à Jupiter le tétraèdre et à Saturne le cube. La terre sert de séparation entre deux groupes de solides.

Pour un polygone convexe régulier à p côtés, la notation de Schläfli est  {p}. Pour représenter des polyèdres étoilés, les fractions sont utilisées. Ainsi, le pentagone étoilé ou pentagramme est représenté par {5/2}, ce qui signifie que ce polyèdre possède 5 arêtes et que chacune de ces arêtes relie les sommets de numéro s et s + 2. Ainsi, la première arête relie le premier et le troisième sommet, la deuxième le troisième et le cinquième, ...

La notation de Schläfli permet aussi de décrire les pavages du plan. Il y a dans le plan 3 pavages réguliers qui ont été décrits précisément par Kepler. Les symboles de Schläfli associés à ces pavages sont : {4,4} pour le pavage carré, {6,3} pour le pavage hexagonale et {3,6} pour le pavage triangulaire.

vendredi 12 décembre 2008

Espace affine

Lorsque des vecteurs sont déplacés pour être additionnés ou lorsque l'on parle de points, l'espace considéré est un espace affine. Dans un espace vectoriel, les vecteurs sont tous liés à l'origine, alors que dans un espace affine, il n'y a pas d'origine privilégiée. Il n'y a dans un espace vectoriel que le vecteur nul qui peut être considéré comme un point.

L'adjectif affine vient du latin affinis qui veut dire parent (par les liens du mariage), et par extension lié ou associé.

Soit E un espace vectoriel. Un espace affine de direction E est un ensemble A muni d'une application de A \times A dans E :

                                                     (x,y) \mapsto xy

qui vérifie les deux propriétés suivantes :

  1. pour tout x, y, z \in A, xy + yz = xz ;
  2. pour tout x\in A, et pour tout u\in E, il existe un unique y\in A tel xy = u.

La première propriété correspond à l'égalité de Chasles.

La deuxième propriété permet de définir une addition de A \times E dans A par x + u = y avec tel que y tel xy = u. L'application définie par T(x) = x + u, qui est une bijection, est la translation de x par le vecteur u.

Dans un espace affine, un vecteur peut désormais être défini à l'aide de deux points A et B. Le couple (A,B) est appelé bipoint où le point A est l'origine du vecteur et B est son extrémité.

L'espace affine est de la même dimension que l'espace vectoriel E.

Un espace vectoriel peut être vu comme un espace affine. L'addition définie de  E \times E dans E vérifie les deux propriétés précédentes.

Discours de Le Clézio pour la réception du prix Nobel


L'Académie suédoise a décerné le prix Nobel de littérature à Jean-Marie Gustave Le Clézio qui est, pour elle, un écrivain de la rupture, de l’aventure poétique et de l’extase sensuelle, l’explorateur d’une humanité au-delà et en-dessous de la civilisation régnante.

J.-M. G. Le Clézio est un écrivain continuellement en voyage, en exil. Né à Nice, il passe une partie de son enfance au Nigeria pour retrouver son père, un médecin anglais ; retrouvailles racontées dans L'africain. En Angleterre, il  écrit le Procès-verbal. Il passe son service militaire en Thaïlande, le finit au Mexique. Puis, il vit avec les indiens au début des années 70 au Panama. Il parcourt régulièrement l'île Maurice.

Le Clézio cherche d'abord à et comprendre et à vivre dans une autre culture que la sienne. Il ne se définit pas comme un écrivain voyageur :

Écrire, c’est sortir de soi, c’est devenir quelqu’un d’autre, c’est un peu comme rêver, donc voyager. Mais pas voyager pour écrire, je ne suis pas un écrivain voyageur… 
Je vais à un endroit pour ne plus être moi-même, pour me sentir libéré des rumeurs que je connais trop, des obligations qui pourraient me déranger, me sentant libre comme un oiseau… Écrire comme on volerait.

Dans son discours de réception du prix Nobel, il se demande pourquoi l'auteur écrit. L'écrivain vit une série de contradictions, qui l'entraînent, selon les mots de Stig Dagerman, dans la forêt des paradoxes,  dont le plus grand est d'écrire pour les plus pauvres, mais de n'être lu finalement que par ceux qui en ont les moyens. Cette idée reste assez proche de celle exprimée dans le discours de Camus pour qui l'auteur écrit pour ceux qui subissent l'histoire. De plus, l'auteur est témoin, si ce n'est même voyeur, lorsqu'il voudrait agir. Il vit dans la solitude quand qu'il voudrait parler pour tous

Malgré toute son étrangeté et son ambiguïté, la littérature est nécessaire pour la défense à la fois du langage, de l'identité et de la culture de chacun. Tout comme Goethe, Le Clézio défend une littérature universelle.


samedi 6 décembre 2008

Espace vectoriel

Le terme de vecteur a été introduit en 1843 par William Hamilton (1805-1865). Ce mot vient du latin vector qui signifie qui conduit ou qui transporte quelque chose. Ce sens de vecteur se retrouve en médecine pour parler de vecteur d'une maladie ou d'un agent infectieux.

Le mot vector provient du verbe latin vehere qui veut dire transporter. Pour les romains, vector désignait aussi bien le passager que le conducteur d'un bateau ou d'un chariot. Les mots français véhicule, voiture, mais aussi invective proviennent de cette même racine latine. Au Moyen Âge et jusqu'à la Renaissance, le vecteur est utilisé pour parler du conducteur d'un bateau ou d'un véhicule. Le terme vecteur sera ensuite repris par les astronomes sous la forme d'un adjectif voulant dire qui porte, qui entraîne. Ils emploient ainsi l'expression de tourbillon vecteur pour désigner le mouvement d'une planète. Kepler utilise rayon-vecteur pour désigner un segment qui va du centre d'un astre à un satellite. Le mot vecteur se répand un peu plus tard avec son utilisation par les physiciens anglais, en particulier Maxwell qui dans son Traité d'électricité et de magnétisme (Treatise on Electricity and Magnetism, 1873) reprend les travaux d'Hamilton.


En mathématiques, les vecteurs sont les éléments d'un espace vectoriel. Le premier à définir la notion d'espace vectoriel  est Giuseppe Peano (1858-1932) en 1888. Il le définit sur le corps des réels et il généralise les travaux préexistant de Grassmann sur le calcul vectoriel. Otto Töplitz (1881-1940), élève de Hilbert à Göttingen, donna la définition axiomatique d'un espace vectoriel sur un corps quelconque.

Pour définir un espace vectoriel, on considère d'abord K un corps commutatif muni de lois +_{K} et  ._{K} dont l'élément neutre pour la loi  ._{K} est noté 1.  Un espace vectoriel sur un corps K est un ensemble E muni d'une loi de composition interne + tel que (E,+) soit un groupe commutatif (ou abélien), et d'une seconde loi dite externe, application de  K x E  dans E notée par un  point ., vérifiant les propriétés :

  1. a . (x + y) = a . x + a . y 
  2.  (a +_{K}  b) . x = a . x + b . x  
  3. a . (b . x) = (a ._{K} b) . x 
  4. 1 . x = x   
où x et y désignent des éléments de E ou des vecteurs, a et b désignant des éléments de K qui sont appelés scalaires.

L'ensemble des fonctions continues de \mathbb{R} dans \mathbb{R} est un espace vectoriel sur \mathbb{R}.

Lorsque K est un anneau, on parle de module au lieu d'espace vectoriel. Ce terme est dû à Richard Dedekind (1831-1916) dans le 10ème supplément aux Leçons de Théorie des nombres de Dirichlet.

L'ensemble des polynômes à coefficients dans \mathbb{Z} est un module sur \mathbb{Z}.

jeudi 4 décembre 2008

Karl Jaspers

Les philosophes ont souvent l'image d'affirmer leurs idées avec autorité, l'avantage du verbe aidant. Karl Jaspers se place à l'opposé de cette impression. Son ton est au contraire d'une grande modestie. Nous ne pouvons nous concevoir que dans nos limites : celles de la vie, de la pensée, ... Toute vie est confrontée à l'expérience de situations limites (mort, souffrance, culpabilité, ...) qui la place face à ses propres échecs. La philosophie, la science, ou même l'existence tentent d'aller au-delà de ses limites. L'attitude face à ces situations va déterminer fondamentalement  la philosophie (stoïcisme, épicurisme, scepticisme, hédonisme, ...). Refusant la phrase de Ludwig Wittgenstein, "ce dont on ne peut parler, il faut le taire", le philosophe tente d'aller aux limites de la compréhension.

A coté de l'existentialisme athée de Sartre se trouve la place pour un existentialisme chrétien. Pour Jaspers, l'homme a le don de transcendance : L'homme existant n'est pas seulement être-soi vital, pas seulement entendement abstrait, pas seulement esprit tendant à s'accomplir, il est tout cela à la fois et, en tout cela, lui-même. Ce sentiment de transcendance ne peut que lui imposer une profonde humilité.

Ses idées les plus importantes s'expriment surtout par la scission objet-sujet (Objekt-Subjekt Spaltung) qui mène à l'englobant (das Umgreifende). Toute pensée est intentionnelle, c'est-à-dire qu'elle est toujours la pensée de quelque chose. Elle se fixe sur un objet différent d'elle-même. Même lorsque le sujet pense à lui-même, il devient autre chose pour lui. Comme l'explique Sartre dans l'Être et le Néant, nous sommes toujours à distance de nous-mêmes.


Ricoeur et Dufrenne décrivent dans Karl Jaspers et la philosophie de l'existence, cette philosophie, toujours sur le point de se confondre avec une philosophie du désespoir et de l'absurdité, qui se reconquiert toujours comme philosophie de la substance et de la paix.

mardi 2 décembre 2008

Polyèdre


Le mot polyèdre vient du grec poly qui veut dire plusieurs  et edron qui signifie  sièges, degrés ou faces. Il fut d'abord utilisé à partir 1690 avec l'orthographe polièdre et il désignait alors un corps solide possédant plusieurs faces.

Un polyèdre P de dimension p est défini mathématiquement comme la réunion d'un ensemble fini de simplexes de dimension n (où n est inférieur ou égal à p) tels que : 

  1. pour chacun de ces n-simplexes, chacune de ses d-faces est un élément de P ;
  2. l'intersection de deux simplexes est soit vide, soit une d-face commune à ces deux simplexes.

Ainsi, un simplexe de dimension n représente un cas particulier de polyèdre. Il est la réunion de ses faces de dimension n. L'intersection de deux faces quelconques d'un simplexe est soit vide, soit une face de dimension n − 1. Par exemple, un triangle, qui est un 2-simplexe, est la réunion de segments et l'intersection de deux segments adjacents est un point qui est un sommet du triangle.

Polytope

Le mot polytope désigne usuellement l'enveloppe convexe d'un nombre fini de points. Cependant, Coxeter définit en 1973 un polytope comme désignant une région finie délimitée par un nombre fini d'hyperplans.

Le mot polytope a d'abord été utilisé par Alicia Boole Stott (1860-1940), troisième fille du mathématicien George Boole (inventeur de l'algèbre de Boole). Elle l'utilisa pour désigner un solide convexe de dimension 4. Ludwig Schläfli (1814-1895) démontra le premier en 1852 qu'il y avait exactement 6 polytopes réguliers en dimension 4 dont les cellules (ou ses faces de dimension 3) étaient pour chacun :

  • 5 tétraèdres (l'hypertétraèdre ou pentachore),
  • 16 tétraèdres (l'hyperoctaèdre, l'orthoplexe ou l'hexadécachore) ,
  • 600 tétraèdres (l'hyperisocaèdre, le polytétraèdre, le tétraplexe ou l'hexacosichore),
  • 8 cubes (l'hypercube, le tesseract ou l'octachore),
  • 24 octaèdres (l'icositétrachore, le polyoctaèdre, l'octaplexe ou l'hypergranatoèdre),
  • 120 dodécaèdres (l'hyperdodécaèdre, le polydodécaèdre, le dodécaplexe ou l'hécatonicosachore).
Les résultats de Schläfli furent publiés après sa mort en 1901. Alicia Boole Stott en donne une autre preuve plus intuitive dans un article de 1900, On certain series of sections of the regular four-dimensional hypersolids. Les polytopes de dimension 4 sont désormais appelés des polychores. Schläfli montra que pour les dimensions plus grandes que 4, il n'y a que 3 polytopes réguliers.

Simplexe

Le mot de simplexe a été utilisé pour la première fois en 1902 par le mathématicien hollandais Pieter Hendrik Schoute (1846-1913), professeur à l'Université de Groningue.

Un simplexe correspond à l'enveloppe convexe de n+1 points (c'est-à-dire le plus petit ensemble convexe contenant n+1 points) dans un espace de dimension n. Si on ne tient pas compte de la dimension de l'espace dans lequel il se trouve, on parlera de simplexe de dimension n ou de n-simplexe. Ainsi, un 2-simplexe est un triangle, un tétraèdre est un simplexe de dimension 3. Le 4-simplexe est appelé pentachore.

Le n-simplexe est alors le polytope (c'est-à-dire le polyèdre convexe et borné) le plus simple de dimension n que l'on puisse construire, car c'est celui qui possède le plus petit nombre de sommets. Ce qui justifie son nom.

Tous les simplexes de dimension d (pour d est inférieur ou égal à n) appartenant à la  frontière d'un simplexe sont appelés les faces de dimension d ou d-faces du simplexe. Ainsi, la 2-face d'un triangle s'identifie au triangle lui-même, tandis qu'une 1-face est une arête du triangle et une 0-face un sommet.

lundi 1 décembre 2008

Claude Lévi-Strauss a 100 ans

Claude Lévi-Strauss vient d'avoir 100 ans le 28 novembre dernier. En ouvrant la première page de Tristes tropiques, on se demande comment quelqu'un qui a tant voyagé peut haïr les voyages et les explorateurs. C'est que le véritable voyage n'a rien à voir avec le tourisme. Les kilomètres parcourus justifient-t-ils des récits de voyages ? L'explorateur peut-il proférer des banalités simplement parce qu'il est allé loin ?

Il nous interpelle fortement avec ce constat terrible qui résonne comme une sentence de notre civilisation :

Voyages, coffrets magiques aux promesses rêveuses, vous ne nous livrerez plus vos trésors intacts. Une civilisation proliférante et surexcitée trouble à jamais le silence des mers. Les parfums des tropiques et la fraîcheur des êtres sont viciés par une fermentation aux relents suspects, qui mortifie nos désirs et nous voue à cueillir des souvenirs à demi corrompus. (...) comment la prétendue évasion du voyage pourrait-elle réussir autre chose que nous confronter aux formes les plus malheureuses de notre existence historique ? Cette grande civilisation occidentale, créatrice des merveilles dont nous jouissons, elle n'a certes pas réussi à les produire sans contrepartie. Comme son oeuvre fameuse, pile où s'élaborent des architectures d'une complexité inconnue, l'ordre et l'harmonie de l'Occident exigent l'élimination d'une masse prodigieuse de sous-produits maléfiques dont la terre est aujourd'hui infectée. Ce que d'abord vous nous montrez, voyages, c'est notre ordure lancée au visage de l'humanité.

En admirateur de Rousseau, il nous interroge sur la place de l'homme dans la nature, le sens de la civilisation et du progrès. Avec une pensée toujours extrêmement nuancée, il nous parle à la fois de la civilisation, de son métier d'ethnologue, en revenant aussi sur lui-même : si je critique l'autre, c'est aussi moi-même que je critique à travers lui.

Il nous montre comment les occidentaux regardent régulièrement les autres cultures à travers le prisme de leurs valeurs, en oubliant trop souvent de les replacer dans une culture différente. Pourtant, nos valeurs sont surtout celles des droits de l'homme, des lumières. Or, ces modèles qui perdurent nous viennent du 18 ème siècle. Cependant, la critique des Lumières existe en philosophie (Joseph de Maistre, Emmanuel Kant, Auguste Comte). Sommes-nous capables de faire l'aggiornamento de nos valeurs et de les adapter à notre époque ?

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