Affichage des articles dont le libellé est maths. Afficher tous les articles
Affichage des articles dont le libellé est maths. Afficher tous les articles

dimanche 14 décembre 2014

Concours Castor Informatique 2014

Cette année, toutes les classes de cinquième du collège-lycée d'Uturoa ont participé au concours Castor-Informatique 2014

Comme son nom l'indique, c'est un concours qui se déroule sur ordinateur, avec internet.

Depuis sa création en Lituanie en 2004, et son introduction en France en 2011,  il s'agissait pour nos élèves de tenter de répondre en temps limité (45 minutes) à une série d'énigmes plus ou moins difficiles à résoudre, faisant appel à un peu de mathématiques, et pas mal de logique et d'intuition.

Une expérience sympathique et appréciée des élèves, à ré-éditer pour la prochaine édition, prévue pour novembre 2015.

Nombre de participants du Concours Castor chaque année en France.


En 2013, le concours Castor a été organisé dans 30 pays, avec plus de 730 000 participants !

Cette année, parmi les 107319 participants de 6e-5e de France,  il y a donc eu une centaine de candidats d'Uturoa à Raiatea...

Remarque: On a un peu perdu de temps au début jusqu'à ce qu'on se rende compte que sous Xp, cela ne marchait pas! Aucun problème en revanche avec Win7

Lien: http://castor-informatique.fr/

Quelques photos des 5°4, prises dans les salles de technologie, dont celle de M. G. Meyer, organisateur de l'événement pour Uturoa.



    
 

Cliquer sur les images pour les agrandir





jeudi 20 novembre 2014

Bac Amérique du Sud novembre 2014: S et ES

Voici les sujets du bac Amérique du Sud novembre 2014 en mathématiques série S, et ES


* Série S:
Exercice 1: Loi normale, intervalle de fluctuation, probabilités totales
Exercice 2: QCM non pénalisant de géométrie dans l'espace
Exercice 3: Obligatoire: suites
Exercice 3: Spécialité: suites de matrices
Exercice 4: Fonction exponentielle, primitive, algorithme



Extrait du bac S Amérique du Sud 2014: le QCM de l'exercice 2


* Série ES:
Exercice 1: QCM non pénalisant de probabilités, loi binomiale
Exercice 2: Fonction exponentielle, dérivée, primitive, convexité
Exercice 3: Obligatoire: Suites, algorithmes
Exercice 3: Spécialité: Graphe probabiliste, suites, algorithme
Exercice 4: Loi normale, intervalle de fluctuation,



mardi 14 octobre 2014

The Walking Dead & maths

Gros succès pour le premier épisode réussi de la saison 5 des Walking Dead, vu par 17,3 millions de télespectateurs aux USA, et plus de 1,3 millions de téléchargements.

Et au moins un à Raiatea.

Et tout s'est bien passé pour nos héros.

En effet, Rick, Glenn et ses amis ont réussi à s'échapper de l'enfer du Terminus en massacrant à peu près tout le monde, sauf leur chef Gareth qui va sûrement réapparaître dans un prochain épisode.

Un peu comme le Gouverneur dans les saisons précédentes.

Donc Rick et sa bande vont pouvoir continuer à lutter pour leur survie dans ce territoire hostile, avec l'espoir d'un futur monde meilleur.

Mais quel espoir y a-t-il pour eux, avec tous ces épouvantables walkers (zombies) qui se baladent un peu partout, et qui sont chaque jour plus nombreux ?

Ci-contre, le zombie de la jolie blonde Andréa

Heureusement pour la série, Rick et ses amis ne sont pas super forts en maths.

Car sinon, ils auraient laissé tomber depuis bien longtemps. Et il n'y aurait probablement même pas eu de saison 2....

Car en effet, d'après les mathématiques, les humains n'ont dans ce genre d'épidémie de zombies pour ainsi dire aucune chance de s'en sortir, et, à terme, les morts-vivants sont forcément les seuls grands gagnants.

La théorie des compartiments.

C'est la théorie qui fait appel aux équations différentielles, aux matrices et à leurs diagonalisations, et qui est utilisée dans toutes les situations d'épidémie (zika, dengue, grippe, chikungunya, ébola, etc...)



En règle générale, les compartiments sont ceux:

* des susceptibles (S) de devenir malade
* des infectés (I), donc ayant contracté la maladie
* des retirés, les removed (R): c'est-à-dire ceux qui finissent par guérir ou bien mourir...



Compartiments dans le cas d'une épidémie classique


Les compartiments en cas d'épidémie de zombies

Il s'agit alors des compartiments:

* des susceptibles (S) ... de devenir malade (donc Rick et ses amis jusque-là bien portants)
* des infectés (Z, comme zombie) : c'est-à-dire les walkers ou ceux en passe de le devenir prochainement
* des retirés, les removed (R): donc les humains qui meurent, avec si possible la tête éclatée pour ce qui est des zombies, ou bien les rares personnes infectées qui guérissent, comme Hershell à qui on avait dû couper la jambe.

Mais le problème, c'est que pas mal de R repassent dans les Z: et c'est d'ailleurs le principe de base du zombie...

Le modèle mathématique d'une telle épidémie, illustré par la figure ci-dessous, est donné par:


Il est légèrement plus compliqué que celui d'une épidémie classique car il a deux modes de transmissions de la maladie (on peut être contaminé, on meurt, et chaque mort devient souvent lui même zombie, qui pourra mordre ensuite quelqu'un d'autre). Cela se traduit mathématiquement par la non -linéarité de l'équation différentielle en Z, et le nombre de nouveaux zombies par unité de temps est alors:

Les points d'équilibre montrent que, sans même parler de leur stabilité, la coexistence humain-zombie est impossible.

Le Jacobien est alors:


Et celui à l'équilibre (éventuel) est:


Ce déterminant permet de chercher les valeurs propres et les espaces propres qui aident à résoudre les équations différentielles associées.

Le polynôme caractéristique ayant toujours une racine dont la partie réelle est positive, l'équilibre humain-zombie cherché est toujours instable.

On a ensuite:


Avec la méthode d'Euler (qui n'est pas la plus précise, mais qui est la plus simple et la plus rapide à mettre en oeuvre sur ordinateurs), et en prenant comme paramètres:



on obtient les premiers résultats (catastrophiques) suivants:



En bleu: les S (les humains) et en rouge les Z, les zombies.


Si l'unité de temps est la semaine, on remarque qu'il n'y a plus un seul humain sur Terre (enfin dans le compartiment S) après seulement un mois...


Les grands vainqueurs...


Mettons une zone de quarantaine

On peut quand même essayer de changer la valeur de certains paramètres, ou même de mettre des zones de quarantaine....





.... mais malheureusement on arrive au même résultat: l'élimination totale des humains, qui se transforment tous en nouveaux zombies.




Et si on trouve un traitement ?

Imaginons enfin qu'on trouve un remède miracle permettant de ramener les zombies dans leur état initial d'humain (sauf si leurs profondes blessures les en empêchent). Ils retrouvent leur état d'avant la maladie, et peuvent donc redevenir zombie après une éventuelle morsure. On enlève la zone de quarantaine.




Et le résultat est....



Conclusion

Saletés de zombies !  il en reste encore plein. Mais cette fois le taux d'humain ne tend pas complètement vers zéro (la courbe bleue n'a pas l'axe des x pour asymptote horizontale), et en soit, ce n'est déjà pas si mal quand même ...


Mais la difficulté de fabrication et de distribution de toutes ces doses de traitement qu'il faudra fabriquer et administrer tous les jours fait qu'on risque à terme de vite retourner dans les scénarios précédents,  avec les résultats que l'on connaît, et donc avec en ligne de mire une inéluctable extinction totale de la race humaine sur Terre ...

Heureusement, Rick, Glenn, Michonne et leurs compagnons ne connaissent pas tout cela, et la série des Walking Dead n'est donc probablement pas près de s'arrêter !

Et c'est très bien comme ça ...



Source: 

WHEN ZOMBIES ATTACK!: MATHEMATICAL MODELLING OF AN OUTBREAK OF ZOMBIE INFECTION
Philip Munz1 , Ioan Hudea1y, Joe Imad2z, Robert J. Smith?3x
1School of Mathematics and Statistics, Carleton University,
1125 Colonel By Drive, Ottawa, ON K1S 5B6, Canada
2Department of Mathematics, The University of Ottawa,
585 King Edward Ave, Ottawa ON K1N 6N5, Canada
2Department of Mathematics and Faculty of Medicine, The University of Ottawa,
585 King Edward Ave, Ottawa ON K1N 6N5, Canada





mercredi 10 septembre 2014

Bac Polynésie ES sept 2014: sujet de mathématiques spécialité.

Voici le sujet de septembre (session de remplacement) du bac ES 2014 Polynésie en mathématiques, spécialité.

Durée: 3h
Coefficient: 7

Exercice 1: QCM non pénalisant: Nombre dérivé, signe de f '(x), fonction exp, ln, aire sous une courbe
Exercice 2: Spécialité: Graphes, chaîne eulérienne, graphe orienté, matrice M, M^3, nombre de chemins de longueur 3
Exercice 3: Probabilités: loi normale, intervalle de fluctuation asymptotique
Exercice 4: Suites arithmético-géométriques, géométriques, algorithmes


bac+ES+2014+septembre+maths+specialité

Cliquer ici pour télécharger le
sujet intégral en pdf du



mercredi 20 août 2014

Les escargots de Raiatea

big+snail+escargot+geant+giant
A Raiatea, en plus de la fameuse fleur asymétrique endémique Tiare Apetahi, nous avons aussi une espèce tout-à-fait particulière: les escargots.

Les escargots de Raiatea donc.

Qu'il pleuve, qu'il neige, qu'il vente, ils sont très souvent là, surtout sur la route qui ceinture toute l'île de cette belle et tropicale île de Polynésie.

Sur les îles voisines de Tahaa ou de Huahine, ils en ont aussi. Pratiquement les mêmes qu'à Raiatea d'ailleurs.

Mais curieusement, Tahiti, l'île principale de la Polynésie, en a nettement moins. Ou en tout cas, on ne les remarque pas beaucoup.

big+snail+escargot+geant+giantMulticolores, à ma connaissance pas spécialement hermaphrodites, et pouvant mesurer jusqu'à 2m de haut et peser plusieurs tonnes avec leur volumineuse "coquille" (...), les escargots de Raiatea sont en général facilement repérables grâce à un détail imparable: ils ont souvent le "bras gauche qui pendouille"...

Je veux bien sûr parler de ces automobilistes qui roulent continuement à 15 km/h alors que la vitesse limite à Raiatea est quand même de 40km/h.

Parfois même, sur certains tronçons,  il est légalement possible à Raiatea d'atteindre la folle vitesse de 60 km/h.

Et eux, tranquilles, peinards, ils ne roulent qu'à 15 km/h. Et encore.

Avec donc derrière eux une quinzaine de voitures qui attendent fébrilement de pouvoir enfin doubler.

Comme écrit plus haut, un détail permet souvent d'identifier ces satanés escargots.

Même de très loin: c'est le fameux "bras gauche qui pendouille" à l'extérieur, le long de la portière.

big+snail+escargot+geant+giant


Mais ce détail est-il vraiment fiable ?

Pour vérifier, j'ai fait quelques relevés et j'ai ainsi remarqué qu'à Raiatea:

* environ 1/5 soit 20% des automobilistes de Raiatea sont des "escargots". (Notation: E)
* parmi ces escargots, 80% ont le "bras qui pendouille" (Notation: P, comme "pendouille")
* seulement 10% des non-escargots (non E) ont aussi le bras qui pendouille


D'où le problème suivant:

big+snail+escargot+geant+giant
Vous roulez sur une route à Raiatea à la vitesse réglementaire (forcément...) et vous apercevez au loin devant vous un automobiliste qui a  le "bras qui pendouille".

Damned ! S'agit-il donc d'un de ces fameux escargots de Raiatea ? qui va vous forcer à ralentir pendant un bon bout de temps ?

Vous aimeriez bien être fixé...(si j'ose dire).


C'est un exercice classique de probabilités comme les élèves du lycée en raffolent tant...

Avec les données ci-dessus, on peut faire un arbre.



La formule des probabilités totale donne immédiatement la probabilité p( P) de tomber sur un automobiliste avec le bras qui pendouille, puis celle cherchée, à savoir la probabilité que ce soit un escargot sachant qu'il a le bras qui pendouille, c'est-à-dire:  p(E/P) en utilisant l'ancienne notation, et pp(E) avec la nouvelle.


... et ça fait frémir: 2 chances sur 3 que ce soit bien un escargot !

Simplement une chance sur trois d'en réchapper...

et cela uniquement parce qu'il a le bras qui pendouille !




Un scénario bien pire encore...

big+snail+escargot+geant+giantImaginons qu'un matin de vendredi 13, après vous être levé du pied gauche,  avoir malencontreusement brisé le miroir de la salle de bain en vous brossant les dents puis, après avoir marché pied nu sur une des déjections canines de votre vieux St-Bernard gastro-entéreux pour éviter sans succès de passer sous une échelle surmontée d'un chat noir, vous prenez enfin votre voiture pour aller au travail, confiant dans l'idée que vous allez peut être réussir à rattraper tout le retard accumulé.

Et là, au volant, au bout de seulement quelques mètres parcourus, vous remarquez avec effroi que les cinq conducteurs devant vous ont tous le bras gauche qui pendouille. Quelle est la probabilité que vous soyez sérieusement en retard à votre travail ?

On pense immédiatement à une loi binomiale.

Et si l'on note X le nombre d'escargots parmi les cinq conducteurs, ce nombre X va suivre une loi binomiale B(n;p) = B( 5; 2/3)

Et la probabilité qu'aucun des cinq ne soit un escargot est p( X= 0) = (1/3)^5 = 1 chance sur 243

C'est bien faible...

big+snail+escargot+geant+giant


Dans un deuxième temps, on remarquera qu'il suffit qu'il n'y en ait qu'un seul parmi les cinq pour que tout le traffic soit ralenti car vous ferez simplement partie de la "quinzaine de voitures qui le suit fébrilement en attendant de le doubler".

Cette fois, la probabilité est p(X=1) = 5 x (2/3)x(1/3)^4 = binomFdp(5, 2/3 , 1) = 10/243 = 4% environ.

La probabilité qu'il y ait en ait deux est: p(X=2) = binomFdp( 5, 2/3, 2) = 0,164 environ

Et pour 3 c'est p( X = 3) = 0,33 environ.

Et, en moyenne, il y en aura de toute façon E(X) = np = 10/3= 3,333... soit plus de 3 parmi les 5...

Enfin la probabilité qu'il y en ait au moins un parmi les cinq est p(X > 0) = 1 - p(X= 0) = 242/243 = 99,6% !

Et vous serez sûrement vraiment en retard...


En fait tous ces escargots ne roulent pas forcément à 15km/h...

Parmi eux, certains "fangios" peuvent en effet allègrement pousser des pointes audacieuses jusqu'à 30km/h alors que d'autres au contraire, plus prudents, préfèrent se rapprocher de la vitesse de croisière de certains élèves de terminale S de l'année dernière lorsqu'il s'agissait d'aller en cours de maths ou de physique...

Si la vitesse V d'un escargot suit une loi normale de paramètres m = 20 et s = 5 alors:

* la probabilité qu'il aille entre 15 et 25 km/h est de 0,68 soit 68% (c'est l'intervalle [m-s  ;m+s] )

* il y a ensuite 95% de chances qu'il aille entre 10 km/h et 30 km/h, et c'est  [m- 2s ; m+2s]

* la probabilité qu'il dépasse les 39 km/h est: p(V > 39) = 1- p( V <=39) = 1- normalFrep(-10^99, 39, 20, 5) = 0,00007 seulement...


La "bonne nouvelle" quand même

C'est que contrairement à bien d'autres espèces d'animaux ou de plantes de part le monde, celle des escargots de Raiatea est encore loin d'être en voie d'extinction.

Que d'obstacles encore à franchir sur les routes de Raiatea pour espérer arriver à l'heure.


En plus des formidables capacités des escargots à inspirer des exercices de probabilités, on appréciera aussi chez eux la superbe géométrie de leur coquille et notamment la spirale qu'elle contient.



mardi 12 août 2014

Médaille Fields 2014: trois hommes et ... une jolie femme

Les lauréats Fields 2014: une première

Entre 1936 (date de la première médaille Fields) et 2010, 52 hommes ont été récompensés par une médaille Fields. Mais aucune femme.

Cette erreur de parité a été réparée aujourd'hui avec la mathématicienne Maryam Mirzakhani, 37 ans, américaine d'origine iranienne, doctorante de Harvard et professeur de mathématiques à la non moins prestigieuse université de Stanford en Californie.

fields+2014+maryam+mirzakhani

Elle est spécialisée en topologie, en géométrie riemannienne, en géométrie hyperbolique et symplectique (en lien avec la mécanique). Elle a notamment trouvé une méthode pour déterminer la forme et le volume de l'Univers dans le cas hypothétique où sa géométrie serait hyperbolique. C'est-à-dire un univers dans lequel une surface plane aurait à très grande échelle non pas la forme d'un plan mais celle d'un tore (une bouée).


Trois autres lauréats: 

* le franco-brésilien Artur Avila, directeur de recherches au CNRS, spécialiste des systèmes dynamiques, domaine applicable à l'étude du mouvement complexe des planètes ou bien à la météo par exemple.

fields+2014+artur+avila



* l'autrichien Martin Hairer, chercheur à l'université de Warwick en Grande Bretagne.

fields+2014+martin+hairer



* le canado-américain Manjul Bhargava, professeur à Princeton

fields+2014+manjul+bhargava



Ils "remplacent" désormais Cédric Villani...

Depuis sa nomination en 2010, le sympathique et un peu fantasque Cédric Villani a profité de sa toute nouvelle notoriété pour tenter de promouvoir les mathématiques dans la société, et pour essayer de casser l'image trop austère qui lui colle souvent à la peau.

fields+2014+cedric+villani


Il continuera probablement à le faire, mais les projecteurs braqués sur lui seront désormais moins puissants...

Ce que les lauréats gagnent...

Assez peu en fait. Surtout un peu de gloire finalement.

Effectivement, les quatre lauréats de 2014 vont tous gagner un seul petit chèque de 10 000€ (contre quand même 900 000 € pour un prix Nobel)

Une médaille Fields (A l'effigie d'Archimède)

C'est peu, mais s'ils veulent gagner bien plus, ils devront aller vendre leur talent dans les organismes de cryptage de données comme la NSA par exemple, qui recrute régulièrement beaucoup de mathématiciens, certains à prix d'or. Avec un tel CV, ils ont toutes les chances d'être acceptés...

Contrairement au fameux prix Nobel, la médaille Fields n'est décernée que tous les quatre ans, et uniquement pour les mathématiciens de moins de quarante ans. Au maximum quatre.

En gros, la médaille Fields est faire pour encourager les jeunes chercheurs, et le prix Nobel - qui n'existe pas en mathématiques - pour récompenser une carrière bien remplie.

Chose peu connue, les lauréats ont été prévenus de leur victoire plusieurs mois à l'avance par le comité Fields (comité fait d'anciens lauréats), mais ils devaient en garder un secret absolu, tout comme leur proche entourage.

Le secret est en général très bien gardé.


La France toujours bien placée...

Avec les USA (14 médailles avec celle de Maryam Mirzakhani), la France (12 médailles) est toujours bien placée dans le palmarès Fields, loin devant les autres nations.

fields+2014+maryam+mirzakhani




La justification en étant probablement l'existence des classes préparatoires (que certaines éminences  nationales souhaitent évidemment faire disparaître...) et le CNRS qui engage nombre de jeunes chercheurs chaque année. D'ailleurs pratiquement tous les lauréats français sont passés par le CNRS.

Paris et sa conurbation regroupent à elles seules plus de 1000 chercheurs en mathématiques, et dans ce domaine, même les USA ne peuvent pas rivaliser. Beaucoup de conférences et séminaires de mathématiques y sont organisés, attirant des auditeurs du monde entier.

La capitale mondiale des maths, c'est Paris.


... mais pour combien de temps encore ?

Extraits d'un article du figaro.fr, datant de 2010, lors de la nomination de Cédric Villani

Les conditions de réussite pour les générations à venir sont-elles toutefois toujours là? Tous les chercheurs ont constaté que le temps d'enseignement en maths avait fortement baissé depuis quinze ans au lycée. Les élèves français seraient moins bons, selon les récents tests internationaux. «Les jeunes savent moins de choses.  Le bac S devenu très généraliste n'est plus un bac scientifique mais «le bac des bons élèves», regrette Jean-Paul Marion, professeur dans une classe préparatoire parisienne. De même, la conférence des grandes écoles s'inquiétait récemment de ce que le niveau du bac anglais était «en passe de rattraper celui des Français».
Article intégral ici.