Inclassables Mathématiques 2.0

A voir directement sur DataPointed, site de visualisations de données : 

http://www.datapointed.net/visualizations/math/factorizat...

Un site a retrouver impérativement sur Facebook et sur twitter:

Ce qui est bien avec les matheux, c'est qu'ils s'amusent avec pas grand chose... Donnez leur des cercles et des carrés, et ils vous créent des problèmes difficiles que certains considèrent même ludiques. Les autres resteront à tout jamais fermés à cet amusement de l'esprit ou tout du moins au fait que le terrain de jeu puisse être amusant.

Pour commencer à  "s'amuser", nous (pas moi mais J. Ricardo Mendoça) pouvons définir une nouvelle catégorie de nombres basés sur la première occurrence d'un certain motif de 0 et de 1 apparaissant dans le développement d'un nombre irrationnel dans une base donnée et les appeler "Nombres de Sagan" en référence à la première fois où de tels nombres ont été mentionnés par l'astronome américain Carl E. Sagan dans le roman de Science-Fiction Contact.

Pour débuter il faut définir la notion de n-cercle digital.

Définition du n-cercle digital.

Un n-cercle digital noté:

est une chaîne de n² bits, γi= 0 ou 1 qui assemblés de la gauche vers la droite et du haut vers le bas  codent un cercle digitalisé de diamètre n.

Il existe plusieurs façons de procéder. La deuxième approche "minimaliste" sera préférée, dans laquelle le nombre de 1 est minimal plutôt utilisée dans les technologies graphiques et les algorithmes qui donne le graphique (b).

On obtient les figures suivantes:

Ainsi:

On peut maintenant définir ce qu'est un nombre de Sagan.

Définition des nombres de Sagan.

Le n^ième nombre de Sagan décimal est la position dans la partie fractionnaire du développement de  π  en base 11, du premier chiffre du motif du n-cercle digital. On le note:

Les nombres de Sagan peuvent être généralisé pour n'importe quel nombre irrationnel  α et n'importe quelle base b. On les notera:

Et bien voilà, les présentations sont terminées et les matheux peuvent commencer à jouer afin de déterminer l'existence et la valeur de ces fameux nombres de Sagan! le problème posé touche du doigt la question de la normalité des nombres irrationnels dans n'importe quelle base, correspondant à l'équirépartition de chaque chiffre dans leur écriture.

Les premiers "chiffres" de Pi en base 11:

3.16150702865a48523521525977752941838668848853163a1a5421300465806522735053

3715271781a656371578133492888528191299206342527078127554826927697818064038

6187079590752454659a8876a29287267aa95754164754284475a718a59606a751a7513412

7a0525aa74070138624292a2542a3167921550550622029836612734698a08a2556602916a

53571454756894a25805a65a505a98131716aaa38868204098325970aaa553105877763582

301653133a753443a98119127676211a199730a1897918449a5a38659409534a4460107722

3546a614094a5809235096474789427705a3a4922410740916570038977533771952676361

38386036442694829545102839328755129856a85a524781730969a4080a901040093010a1

41a112654a8a9358a3a83415286a887a829645600582179834334013a419985988702a2549

a452143497638a92672a26203672a5216966415061384a077a389a3923102a21106200957a

6106554a8a54161713428538a39868214084a090107323154a7053692181190a04553706a6

51a3343816673a2892030896533aa225714357424631651155473011819a72362a78900493

8559a71067133093a7264a741886685073a93970747430aa68948218104271501328925862

5974765794718568955382a4423a30a2394278197543649849710aa0a9804...

Le premier nombre de Sagan est donc 1.
Il faut ensuite trouver la première occurrence de 1111 dans la liste (incomplète) précédente qui doit certainement se trouver entre les positions 10000 et 20000
Etc... 

De quoi occuper de longues soirées d'hiver d'un matheux en quête d'amusement.

Source: Sagan Numbers - Arxiv - J. Ricardo G. Mendonça (document avec exercices!)

La base de Sloane (Online Encyclopedia of Integer Sequences) réunit plusieurs dizaines de milliers de suites mathématiques considérées comme « intéressantes » par certains mathématiciens. La représentation graphique de la fréquence d’occurrence de n en fonction de n montre une fonction rapidement décroissante, et un nuage qui semble séparé en deux par une zone claire qu’on nomme ici le fossé de Sloane.
La décroissance et la forme générale s’expliquent assez facilement mathématiquement, mais l’explication du fossé nécessite d’autres considérations.

L'article de Nicolas Gauvrit, Jean-Paul Delaye et Hector Zenil qui vient d'être mis en ligne.

L'origine de la découverte par Philippe Guglielmetti sur son blog Pourquoi Comment Combien.

Un nombre 321 dit de Thābit pour Thābit ibn Qurra, est un nombre de la forme K_n=3·2ⁿ−1 , où n est un entier naturel. 

Pour les premières valeurs de n =0, 1, 2... ces nombres valent 2, 3, 5, 11, 23, 47, 95, 191, 383, 767, 1535, 3071, 6143, 12287, 24575, 49151, 98303, 196607, 393215, 786431, 1572863, 3145727... (Suite A055010).

Les premiers nombres de Thābit premiers appelés aussi 321-premiers sont : 2, 5, 11, 23, 47, 191, 383, 6143, 786431, 51539607551, 824633720831,... (Suite A007505).

La premières valeurs de n pour lesquelles on trouve des 321-premiers sont: 1, 2, 3, 4, 6, 7, 11, 18, 34, 38, 43, 55, 64, 76, 94, 103, 143, 206, 216, 306, 324, 391, 458, 470, 827, 1274, 3276, 4204, 5134, 7559, 12676, 14898, 18123, 18819, 25690, 26459, 41628, 51387, 71783, 80330, 85687, 88171, 97063, 123630, 155930, 164987, 234760, 414840, 584995, 702038, 727699, 992700, 1201046, 1232255, 2312734, 3136255, 4235414 (Suite 002235).

Les nombres premiers pour n≥234760 furent trouvés à partir de 2003 à l'aide du 321 project. Le plus grand d'entre eux a été découvert par Dylan Bennet en 2008 avec la valeur de n=4235414. Ce nombre possède 1274988 chiffres en base 10.

La représentation binaire de ces nombres est particulière. Elle est formée de 10 puis de n 1.

Par exemple pour K₇=3·2⁷−1=383, l'écriture binaire est 101111111.

Thābit ibn Qurra était un mathématicien, physicien, astronome et musicologue persan qui vécu de 826 à 901.

Il montra que si K_n, K_n−1, and 3×K_2n−1 + 2 sont tous premiers, alors les nombres 2ⁿ×K_n×K_n−1, 2ⁿ×(3×K_2n−1 +2) sont amicaux. Cette hypothèse se rencontre seulement trois fois, pour n = 2, 4, et 7, donnant les paires de nombres amicaux suivantes: (220, 284), (17296, 18416), et (9363584, 9437056). (Source: MathWorld et Wikipédia).

Le sujet est épineux. Quels rapports entretiennent les concepts mathématiques et les mots qui les définissent, ou plus exactement avec l'image mentale qui se construit lorsque l'on utilise des mots? Stella Baruk a abordé un aspect de cette question, en pointant les mélanges et confusions qui pouvaient se produire en associant les concepts mathématiques à des mots ainsi qu'en formulant des problèmes à contenu mathématique en langage courant (ou supposé comme tel).

Une équipe de l'Université de Chicago a réalisé une expérience très intéressante qui va certainement permettre de nombreuses autres avancées ultérieures. Les recherches ont été faites sur une population de sourds du Nicaragua qui  n'ont jamais appris le langage des signes et qui communiquent entre eux avec des gestes qu'ils ont développé eux-mêmes que l'on appellera autosigneurs. Ils sont dans l'incapacité de comprendre la valeur de nombres plus grands que trois parce qu'ils n'ont pas développé de signes associés.

En revanche, les personnes sourdes qui apprennent la langue des signes classique comme les enfants, peuvent apprendre le sens des grands nombres. Les chercheurs pensent que c'est parce que les langues contiennent des signes conventionnels, comme la langue parlée, que les enfants peuvent apprendre très tôt la routine du comptage.

L'étude illustre la complexité de l'apprentissage des relations symboliques inscrites dans le langage, y compris le simple concept de nombre. Le travail effectué pourra aider les chercheurs à mieux comprendre comment le langage façonne la manière dont les enfants aprennent les concepts mathématiques de façon précoce et comment ce processus crucial se déroule pendant la période préscolaire. 

Saurez-vous expliquer ce titre?

Les propriétés concernent les lignes, les colonnes et les diagonales entières de ce carré ?

Bibnum, qui d'accoutumée s'intéresse aux textes scientifiques s'attaque désormais à un os... et pas n'importe lequel celui d'Ishango:

Il est donc clair qu’à partir du moment où l’on a décidé que les paquets d’encoches sont des nombres, il est assez facile, moyennant quelque petits arrangements, de « faire parler » notre os, et même, en creusant un tout petit peu comme ci-dessus, de lui faire dire des choses contradictoires.

Photo: Wikimédia

L'os d'Ishango sur BibNum, une analyse de Olivier Keller.

Vous êtes né le 25 juin 1975 et vous voulez tout savoir sur les nombres composant votre date de naissance.

Je n'ai pas dit tout savoir sur votre avenir! Pour cela, il suffit de vous reporter à la rubrique Horoscope de votre magasine préféré, Voici, Closer, Maxi, Gala..., de pointer sur "Cancer" et de ne pas trop comparer les résultats ( en effet ils peuvent être contradictoires compte tenu du nombre important de paramètres entrant en compte dans une prévision de ce type). De nombreux sites en ligne vous permettront ainsi de connaitre votre avenir, avec une finesse difficilement égalée par la science, qui peine d'ailleurs à prévoir le temps qu'il va faire la semaine prochaine.

Ainsi donc la personne née le 25 juin 1975 saura qu'elle effectuera son travail avec le plus grand zèle, même si elle est en vacances (l'astrologie nous apprend en effet que la notion de travail dépasse largement la notion intuitive de travail rémunéré), qu'elle prendra le temps de faire quelquechose avec son partenaire (pour de l'info c'est de l'info!), qu'elle devrait apprendre à mieux travailler en équipe (pas facile en vacances) et qu'elle a mal dormi (tiens elle ne savait pas mais puisque c'est écrit...).

Non ce que je vous propose ici c'est de connaître les caractéristiques mathématiques de certains nombres, par exemple ceux de votre date de naissance.

Pour cela il suffit de se rendre sur Number Gossip développé par Tanya Kovanova pour y apprendre que

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