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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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