La rédaction est une partie importante de la résolution des problèmes. Elle doit contenir toutes les informations nécessaires pour justifier le calcul. Cependant, il ne faut pas non plus en faire trop !
Identifier la quantité d’informations à fournir peut être parfois délicat : cela dépend du contexte de l’exercice, des questions précédentes, des attendus du correcteur, etc.
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Une activité Scratch pour dessiner des formes d’astroïdes.
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tice-astroides
Le numéro INSEE (numéro de sécurité sociale) permet d’identifier une personne, et figure notamment sur la carte vitale. Il est composé de 13 chiffres suivis d’un nombre de 2 chiffres appelé la « clé ».
Pour détecter une erreur de saisie, on effectue l’algorithme suivant :
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Introduction “culturelle” aux vecteurs en 4e et leurs utilisations
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Les sections de cône forment les coniques : ellipses, hyperboles, paraboles. De merveilleuses courbes ! Je vous conseille l’excellente vidéo de la chaine Thomaths à ce sujet (un peu dure pour les collégiens mais idéale si vous avez besoin de vous réconcilier avec les coniques).
En fin de chapitre sur les cônes, je descends les rideaux et allume une lampe de poche (= cône de lumière) avec laquelle j’éclaire le tableau :
J’enchaine ensuite avec le nom des solides engendrés par la révolution des coniques :
Remarque : il y a des blancs sous les courbes puis sous les solides pour que les élèves écrivent : “cercle – ellipse – parabole – hyperbole” puis “tore – ellipsoïde – paraboloïde – hyperboloïde”
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coniques
Les nœuds marins sont aussi beaux qu’utiles. Voici une brochure que j’avais créée pour une association, qui pourrait utile par exemple dans le cadre d’ateliers de club “maths”.
Voici une liste de paradoxes mathématiques accessibles en 4e ou 3e.
Pour un exposé à l’oral, je recommanderais de choisir entre trois et cinq paradoxes de cette liste à présenter.
Cet article est une description rapide : il est évident qu’il faut faire des recherches supplémentaires sur les sujets choisis.
Un paradoxe mathématiques n’est pas « quelque chose de contradictoire », comme on peut le définir dans la vie courante. C’est souvent un résultat qui est vrai mais étonnant car contraire à notre intuition naturelle.
1. Le paradoxe de Zénon : Achille et la tortue
Achille donne une avance à une tortue dans une course. Chaque fois qu’il atteint la position où se trouvait la tortue, celle-ci avance un peu. Achille semble ne jamais pouvoir rattraper la tortue, mais en réalité, il le fait au bout d’un temps fini !
2. Le paradoxe de Lewis Caroll
Un paradoxe géométrique dans lequel un carré disparaît en réageançant 4 figures.
3. Le paradoxe du menteur
“Cette phrase est fausse.” Si elle est vraie, alors elle est fausse, mais si elle est fausse, alors elle est vraie !
4. Le paradoxe de la corde
Si on enroule une corde autour de la Terre (40 000 km) et qu’on ajoute juste 1 mètre de longueur, il y aurait assez de “jeu” pour qu’on puisse lever la corde de 16 cm partout autour !
5. Le paradoxe de la probabilité : les anniversaires
Dans une classe de 23 élèves, il y a environ 50% de chances que deux élèves aient le même anniversaire. Dans une classe de 30 élèves, cela monte à 70% ! Interrogés, la plupart d’entre nous donne plutôt une probabilité proche de 10%, donc très très sous-estimée !
6. Le paradoxe des chaussettes
Si tu as 10 chaussettes noires et 10 chaussettes blanches mélangées dans un tiroir, en tirant au hasard, tu as besoin de seulement 3 chaussettes pour être sûr d’avoir une paire de la même couleur.
7. Le paradoxe du grain de sable
Un seul grain de sable n’est pas un tas. Si tu ajoutes un seul grain de sable, ce n’est toujours pas un tas. Mais à force d’ajouter des grains, à un moment, cela devient un tas. Où est la limite ?
8. Le paradoxe de Simpson
Une tendance qui apparaît dans plusieurs groupes de données peut disparaître ou s’inverser lorsqu’on combine ces groupes. Exemple : une équipe de sport peut avoir un meilleur taux de réussite par saison, mais sembler moins bonne globalement.
9. Le paradoxe de l’hôtel infini (Hilbert)
Un hôtel a une infinité de chambres, toutes occupées. Pourtant, on peut toujours loger un nouvel invité en déplaçant chaque occupant dans la chambre suivante.
10. Le paradoxe de la moyenne
La plupart des gens ont plus de contacts ou d’amis que la moyenne, car les personnes avec plus d’amis augmentent la moyenne.
11. Le paradoxe des points alignés
Trois points suffisent pour former un triangle, mais si ces trois points sont alignés, il n’y a plus de triangle.
12. Le paradoxe de la division par zéro
On sait que diviser par zéro est interdit, mais si on essaye quand même, on peut “prouver” des choses absurdes, comme 1=2.
Un cryptarithme est une opération mathématique dans laquelle les chiffres ont été remplacés par des lettres, et vérifiant les règles suivantes :
Un joli cryptarithme doit “signifier” quelque chose lorsqu’on l’écrit en lettres. Et idéalement, il n’a qu’une seule solution.
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Conclusion
La cartographie relie mathématiques et géographie. Elle a évolué au gré des avancées technologiques, et avec elle, notre vision du monde. Elle est révélatrice de notre manière de percevoir et d’organiser l’espace. La représentation d’une carte est autant une donnée scientifique que culturelle.
L’article suivant peut aider à faire un exposé. Il n’est pas complet et vous incite à aller voir plus loin.
Depuis l’Antiquité jusqu’à l’ère moderne, les mathématiques et l’architecture ont toujours été étroitement liées.
Des formes géométriques simples aux calculs complexes de résistance, les mathématiques sont partout dans les édifices qui nous entourent. Elles permettent de réaliser des structures stables, esthétiques et parfois même surprenantes, en jouant sur les symétries, les proportions et les motifs.
Qu’il s’agisse de temples anciens, de cathédrales, de bâtiments modernes ou d’espaces de vie écologiques. En comprenant l’influence des mathématiques dans les bâtiments, nous découvrons un langage universel qui relie l’ingéniosité humaine aux lois de la nature, tout en laissant place à la créativité.
Pavé droit : Le parallélépipède rectangle est la forme géométrique répandue dans l’architecture pour sa simplicité et sa stabilité. Avec sa base rectangulaire, il semble être une forme assez logique à adopter pour une grande quantité d’édifices : immeubles résidentiels, entrepôts, usines.
Cylindre : colonnes, silos, tour médiévale, château d’eau, yourtes, cheminées industrielle, … le cylindre offre une résistance élevée et une grande surface intérieure par rapport à leur volume. Il est à la fois esthétique et fonctionnel.
Les bâtiments ayant le mieux résisté à l’épreuve du temps sont de forme pyramidale.
Les Égyptiens ont construit des pyramides aux bases carrées (ou rectangulaires) et faces triangulaires, comme à Gizeh, exploitant la stabilité de cette forme pour ériger des monuments gigantesques en pierre. Avant eux, les ziggurats, constructions de Mésopotamie, étaient des temples en terrasses formés de plateformes superposées.
Les pyramides mayas et aztèques, sont des pyramides à degrés et servaient de temples et de lieux de cérémonies. Construites en pierre, elles ont une base rectangulaire ou carrée et s’élèvent en terrasses superposées, culminant souvent en un temple au sommet. Leur structure symbolisait l’ascension spirituelle vers les dieux.
La raison de la longévité des pyramides est mathématique : les habitations avec des murs verticaux finissent par s’écrouler, mais pas les structures en pente.
Depuis l’Antiquité, la géométrie a joué un rôle fondamental dans la conception des bâtiments religieux. Les architectes, inspirés par des croyances profondes et une quête de perfection, ont utilisé les formes géométriques pour symboliser l’ordre cosmique, le divin et l’harmonie universelle.
Véritables chefs d’œuvres médiévaux, la construction des cathédrales a nécessité des connaissances poussées en géométrie.
L’arc brisé est le plus caractéristique, permettant des voûtes plus hautes et des baies plus grandes. L’arc en plein cintre, plus ancien, sert souvent de base. D’autres comme l’arc surbaissé, l’arc trilobé et l’arc en accolade apportent de la diversité et de la décoration. Ces arcs ne sont pas seulement esthétiques, ils jouent un rôle structurel crucial en répartissant les poids et en permettant une grande luminosité à l’intérieur des édifices.
Les rosaces sont de grandes fenêtres circulaires ornées de vitraux colorés qui apportent une luminosité exceptionnelle à l’intérieur de la cathédrale et symbolisent le soleil et le divin.
L’interdiction de représenter des êtres vivants a fait que l’art islamique s’est tourné vers la géométrie pour créer des motifs symboliques. Ces motifs, souvent à base d’étoiles, de polygones et d’entrelacs, ornent mosquées, palais et objets quotidiens, reflétant l’harmonie et l’ordre divins. Ils constituent parmi les plus beaux pavages que l’humanité a pu produire.
Ces monuments en forme de dôme sont construits sur les reliques de Bouddha ou de grands maîtres. Leur forme et leur proportion sont basées sur des principes géométriques précis, symbolisant la montagne cosmique et le chemin vers l’éveil.
Les dômes géodésiques sont des structures sphériques constituées de triangles, conçues pour être légères et résistantes. Inventés par Buckminster Fuller, ils sont utilisés dans des situations variées : petites structures temporaires (dôme dans un festival, serre démontable), transportables (base scientifique isolée) ou géantes (la Géode, située dans le Parc de la Villette à Paris).
Les zomes sont des structures géométriques en forme de dôme, constituées de losanges assemblés en spirale. Inspirées des formes naturelles, elles sont parfois utilisées pour des constructions écologiques.
Les ponts présentent une grande variété de formes géométriques, chacune offrant des avantages spécifiques.
Certains bâtiments modernes présentent des formes uniques au monde. Citons :
