Voici 50 anecdotes du thème « Maths & logique » de FunFact, toutes vérifiées. Chacune cite sa source (mathshistory.st-andrews.ac.uk, fr.wikipedia.org, mathworld.wolfram.com…) et la date de sa vérification. Ce thème fait partie de FunFact Premium.
Un ballon de foot fait de pentagones et d’hexagones aura toujours exactement 12 pentagones.
La formule d’Euler (sommets − arêtes + faces = 2) l’impose dès que trois faces se rejoignent en chaque sommet.
Le ballon classique est un icosaèdre tronqué : 12 pentagones, 20 hexagones, 60 sommets, 90 arêtes. Le nombre d’hexagones peut varier (zéro dans un dodécaèdre), mais jamais celui des pentagones.
Le signe de l'addition (+) et de la soustraction (-) proviennent de marques sur des tonneaux.
Les symboles plus et moins servaient à l'origine à mesurer du vin ou des marchandises.
Les marchands marquaient les tonneaux avec des traits verticaux ou horizontaux pour indiquer l'excédent ou le déficit de marchandise, donnant naissance aux symboles arithmétiques.
Le Corbusier a construit la Cité radieuse de Marseille avec le Modulor, une échelle fondée sur le nombre d’or.
Le Modulor part d’un homme standard de 1,83 m : sa taille divisée par la hauteur de son nombril (1,13 m) donne 1,619.
Imaginé par Le Corbusier au milieu du XXe siècle, cet « homme-mesure » devait standardiser les logements : hauteurs de plafond, portes et escaliers sont calés sur ses proportions. Un vrai exemple d’usage assumé du nombre d’or en architecture.
Leibniz a exposé le système binaire en 1703 et l'a retrouvé dans un vieux livre chinois, le Yi Jing.
Le jésuite Joachim Bouvet, depuis Pékin, lui écrit en 1701 que les hexagrammes du Yi Jing correspondent à son système : des suites de 0 et de 1.
Chaque hexagramme est formé de six traits, pleins ou brisés, que l'on peut lire comme six chiffres binaires. Leibniz y a vu une preuve de l'universalité de son système. Trois siècles plus tard, le binaire est la base de tous les ordinateurs.
Une bulle de savon est ronde : la sphère enferme le plus d’air pour la plus petite surface.
C’est l’inégalité isopérimétrique : à surface égale, aucune forme ne contient plus de volume qu’une sphère.
La tension superficielle du film de savon cherche à réduire sa surface au minimum, donc la bulle devient sphérique. Dans un plan, c’est le disque qui a l’aire maximale pour un périmètre donné.
Il n’existe que 17 façons différentes de répéter un motif sur un mur, un sol ou un papier peint.
La preuve a été donnée par le Russe Evgraf Fedorov en 1891, puis par George Pólya en 1924.
Frises, carrelages, tissus ou mosaïques comme celles de l’Alhambra : tout motif qui se répète dans deux directions relève de l’un de ces 17 « groupes de papier peint ». C’est une classification complète des symétries possibles.
Rouler à 110 au lieu de 130 km/h ne fait perdre qu'environ 8 minutes aux 100 km d'autoroute.
À 130 km/h, 100 km durent 46 minutes ; à 110 km/h, un peu moins de 55 minutes. L'écart est d'un peu plus de 8 minutes.
Durée = distance ÷ vitesse : 100 ÷ 130 h ≈ 46 min 9 s, 100 ÷ 110 h ≈ 54 min 33 s. La résistance de l'air augmentant avec le carré de la vitesse, on consomme nettement moins de carburant à 110 qu'à 130 km/h.
Il y a plus de façons de mélanger un jeu de cartes que d'étoiles dans l'univers.
Le nombre de combinaisons possibles dans un jeu de 52 cartes dépasse l'entendement.
Un jeu de 52 cartes se mélange de 8 × 10⁶⁷ façons, soit un 8 suivi de 67 zéros. L'univers observable compte environ 10²² à 10²⁴ étoiles, et la Terre environ 10⁵⁰ atomes. Exemple : un jeu bien mélangé est très probablement dans un ordre qui n'a jamais existé.
Sur 100 lancers de pièce, une série d'au moins 5 pile (ou face) d'affilée arrive dans 97 % des cas.
Pour une série d'au moins 6, la probabilité reste de 81 %. Les séries longues sont normales dans le vrai hasard.
Des professeurs de statistiques demandent à leurs élèves d'inventer une suite de 100 lancers : elle contient en général trop peu de longues séries, et le professeur repère le faux avec une grande fiabilité (environ 90 % dans une expérience de classe). Le vrai hasard est plus irrégulier qu'on ne l'imagine.
Si on distribue des lettres au hasard, la chance que personne n'ait la sienne est d'environ 37 %.
Que ce soit 10 lettres ou 10 000, le résultat est quasi identique : 1/e ≈ 36,8 %. Problème posé par Montmort en 1708.
Le Français Pierre Rémond de Montmort l'a étudié dans un jeu de cartes, le « jeu du treize ». On l'appelle « problème des rencontres » ou des dérangements. Résultat surprenant : le nombre de lettres ne change presque rien.
Des cigales américaines sortent de terre tous les 13 ou 17 ans, deux nombres premiers.
Les cigales du genre Magicicada ont des cycles de 13 ou 17 ans selon l’espèce et émergent en masse, par millions.
Une hypothèse populaire : un cycle premier réduit les rencontres avec des prédateurs ou des espèces rivales aux cycles plus courts (2, 3, 4, 5 ou 6 ans). Les biologistes en débattent encore : c’est une piste sérieuse, pas une certitude.
Une couleur d'écran est codée par trois nombres de 0 à 255, soit 16 777 216 couleurs possibles.
Rouge, vert, bleu : 256 × 256 × 256 = 16 777 216. Le blanc est (255, 255, 255), le noir (0, 0, 0).
256 valeurs correspondent à 8 bits, soit un octet par couleur primaire, d'où les « 24 bits » du « true color ». Les codes web comme #FF0000 sont écrits en hexadécimal (base 16), où FF vaut 255 : c'est du rouge pur.
L'« énigme d'Einstein » n'est probablement pas d'Einstein, et les « 98 % » qui échouent sont une invention.
Aucune preuve ne relie Einstein à cette énigme des cinq maisons ; elle est publiée dans le magazine Life International en 1962.
La mention « seulement 2 % des gens la résolvent » est aussi un mythe attaché à elle. On la résout par un tableau et des éliminations successives : de la logique pure, sans besoin de génie.
Dans une famille de deux enfants dont une fille au moins, avoir deux filles est 1 cas sur 3, pas 1 sur 2.
Quatre cas équiprobables : FF, FG, GF, GG. Si l'on sait qu'il y a au moins une fille, GG disparaît : il reste 3 cas, un seul est FF.
Tout dépend de la façon dont on a appris l'information. Si l'on sait que l'aînée est une fille, la probabilité que la cadette en soit une aussi est bien de 1 sur 2. Ce casse-tête a été popularisé par Martin Gardner en 1959.
Après un résultat exceptionnel, le suivant est souvent moins bon, sans qu'il y ait de cause.
Francis Galton l'a observé en 1886 : les enfants de parents très grands sont en moyenne un peu moins grands qu'eux.
Daniel Kahneman raconte que des instructeurs de l'armée de l'air israélienne pensaient que les critiques faisaient progresser, car après une manœuvre ratée la suivante était meilleure. C'était simplement le retour vers la moyenne.
En 1775, l’Académie des sciences de Paris a décidé de ne plus examiner les « quadratures du cercle ».
Elle recevait trop de fausses solutions. En 1882, Lindemann a prouvé que ce problème est impossible.
Construire à la règle et au compas un carré de même aire qu’un cercle : le défi date de l’Antiquité. Il est impossible parce que π est « transcendant ». L’expression « chercher la quadrature du cercle » signifie depuis s’attaquer à un problème insoluble.
Le Parthénon n’a probablement pas été construit avec le nombre d’or, malgré la légende.
Cette affirmation est largement discréditée : les rapports de la façade ne tombent sur 1,618 que si l’on choisit à sa guise les points de mesure.
Le nombre d’or vaut environ 1,618. Le mathématicien George Markowsky a montré en 1992 que beaucoup de « preuves » reposent sur des mesures choisies après coup. Rien dans les sources antiques n’indique que les architectes l’aient recherché.
Un taux qui passe de 2 % à 4 % a augmenté de 2 points, mais aussi de 100 %.
Un « point de pourcentage » est l’écart entre deux taux ; un « pourcentage » est une variation relative.
De la même façon, un taux qui passe de 3 % à 2,4 % baisse de 0,6 point, soit −20 %. Mélanger les deux peut faire dire n’importe quoi aux gros titres : « +100 % » peut décrire un passage de 0,1 % à 0,2 %.
Sept mélanges américains suffisent pour mélanger correctement un jeu de 52 cartes.
Étude des mathématiciens Dave Bayer et Persi Diaconis (1992). Avec moins de 5 mélanges, l'ordre reste lié à celui du départ.
On parle du mélange « à l'américaine » : on coupe le paquet en deux et on entrelace les moitiés. Plus on mélange, plus le jeu s'approche d'un ordre aléatoire ; avec trop peu de mélanges, des restes de l'ordre initial subsistent.
C'est Descartes qui a popularisé l'usage de x, y, z pour les inconnues et de a, b, c pour les valeurs connues.
Dans « La Géométrie » (1637), il note les inconnues avec les dernières lettres de l'alphabet et les constantes avec les premières.
Avant lui, les équations s'écrivaient souvent en phrases ou avec des symboles propres à chaque auteur. Cette convention est restée universelle. Les « coordonnées cartésiennes » doivent aussi leur nom à Descartes, en latin Cartesius.
Le calcul des probabilités est né d'un problème de jeu, dans une correspondance entre Pascal et Fermat en 1654.
Les deux mathématiciens français cherchaient comment partager équitablement la mise d'un jeu interrompu.
Des échanges épistolaires entre les mathématiciens français Blaise Pascal et Pierre de Fermat ont posé les bases mathématiques rigoureuses du calcul des risques et des gains.
27 secondes ont été ajoutées à l'heure mondiale depuis 1972, et ce système prend fin en 2027.
La dernière seconde intercalaire date du 31 décembre 2016. Elle sert à recaler l'heure atomique sur la rotation irrégulière de la Terre.
Ces secondes ajoutées ont causé des pannes informatiques : en 2012, plusieurs sites ont planté. En 2022, la Conférence générale des poids et mesures avait décidé de les abandonner d'ici 2035 au plus tard ; en octobre 2026, elle a avancé l'échéance au 20 mai 2027.
Au Mastermind, 5 essais suffisent toujours pour trouver un code de 4 couleurs parmi 1 296.
Démontré par Donald Knuth en 1976-1977 : une stratégie permet de gagner au plus en 5 coups.
Inventé en 1970 par Mordecai Meirowitz, le jeu consiste à deviner une combinaison à partir des indications « bien placé » ou « mal placé ». L'algorithme de Knuth choisit à chaque essai le coup qui élimine le plus de possibilités.
Les pièces britanniques de 20 et 50 pence ne sont pas rondes, mais elles ont partout la même largeur.
Ce sont des heptagones de Reuleaux : leur largeur est identique dans toutes les directions, comme celle d’un cercle.
Grâce à cela, un distributeur automatique les reconnaît quelle que soit leur orientation, comme une pièce ronde. Le triangle de Reuleaux, de la même famille, ressemble au rotor du moteur Wankel (dont les côtés sont toutefois un peu plus plats).
Avant 1567, l'année ne commençait pas partout le 1er janvier en France.
Un édit de Charles IX (dit « de Roussillon », 1564) fixe le début de l'année au 1er janvier, appliqué en 1567. Avant, selon les diocèses, l'année débutait à Noël, le 25 mars, à Pâques ou le 1er mars.
Comme Pâques tombe à une date différente chaque année, certaines années duraient plus longtemps que d'autres. Pour les dates de janvier à avril d'avant 1567, les historiens doivent donc préciser quel début d'année (« style ») est utilisé.
Une tendance peut s'inverser quand on regroupe des données : c'est le paradoxe de Simpson.
Un traitement peut sembler moins efficace en moyenne, tout en étant meilleur dans chaque groupe.
Un traitement médical peut paraître globalement moins efficace que l'autre, mais s'avérer supérieur dans chaque sous-groupe démographique si les données sont analysées séparément.
Vers 9 ans, Gauss a additionné les nombres de 1 à 100 en quelques secondes.
Son astuce : 50 paires de nombres qui valent chacune 101.
Il a associé 1 et 100, 2 et 99, 3 et 98… soit 50 paires de 101, donc 5 050. La même astuce donne la somme des entiers de 1 à n : n × (n+1) ÷ 2. L'anecdote est peut-être embellie, mais la méthode est réelle.
Évariste Galois a résumé ses découvertes dans une lettre écrite la veille de son duel mortel, à 20 ans.
Blessé en duel le 30 mai 1832, il meurt le lendemain. Sa lettre à son ami Auguste Chevalier, publiée dès septembre 1832, est reprise par Liouville en 1846.
Galois y donnait un critère pour savoir quand une équation se résout avec des racines (carrées, cubiques…). Incomprises de son vivant, ces idées sont devenues la « théorie de Galois », un pilier de l'algèbre moderne.
Une hausse de 50 % suivie d’une baisse de 50 % ne ramène pas au point de départ.
100 € → 150 € → 75 € : on a perdu 25 %. Pour annuler une hausse de 50 %, il faut une baisse de 33,3 %.
Un pourcentage se calcule toujours sur la valeur du moment, pas sur la valeur d’origine. Le piège vaut pour les prix, les salaires ou les placements. À l’inverse, pour annuler une baisse de 50 %, il faut une hausse de 100 %.
En doublant la vitesse, la distance de freinage est multipliée par quatre.
Sur route sèche, il faut environ 14 m pour s'arrêter après le début du freinage à 50 km/h, et environ 56 m à 100 km/h (hors temps de réaction).
L'énergie à dissiper est proportionnelle au carré de la vitesse. À cela s'ajoute la distance parcourue pendant le temps de réaction (environ 14 m par seconde à 50 km/h). Un choc à 50 km/h est près de trois fois plus énergique qu'à 30 km/h.
Multiplier un prix par 4, c’est une hausse de 300 %, pas de 400 %.
De 10 € à 40 €, on a gagné 30 €, soit 3 fois le prix de départ, donc +300 %. À l’inverse, une baisse ne peut pas dépasser 100 %.
Le pourcentage de hausse compte seulement l’augmentation, pas le prix de départ : « +100 % » veut dire « multiplié par 2 ». Une baisse de 100 % mène à zéro, il n’existe pas de baisse de 150 %.
Tout Rubik's Cube, même le plus mélangé, peut se résoudre en 20 mouvements au plus.
C'est le « nombre de Dieu », démontré en 2010 avec l'aide de calculs fournis par Google (environ 35 années-processeur). Un mouvement = un quart ou un demi-tour d'une face (26 en quarts de tour seulement).
Cela ne veut pas dire que c'est facile : trouver ces 20 coups est très difficile pour un humain, qui en utilise bien davantage en pratique. Le record du monde humain se compte en secondes.
Le nombre de Graham est si grand que l'univers observable ne suffirait pas à l'écrire.
Même un chiffre par volume de Planck, la plus petite unité de volume imaginable, ne tiendrait pas dans tout l'univers observable.
Ce nombre apparaît comme borne dans un problème de mathématiques de Ronald Graham (années 1970) et a détenu le record du plus grand nombre utilisé dans une preuve. Ses derniers chiffres, eux, sont connus : ils se terminent par ...2464195387.
Archimède a calculé qu'il faudrait au plus 10^63 grains de sable pour remplir l'univers.
Dans L'Arénaire (IIIe siècle av. J.-C.), il invente une notation pour nommer des nombres bien supérieurs à ceux de l'époque grecque.
Les Grecs comptaient mal au-delà de la myriade (10 000). Archimède montre qu'on peut nommer des nombres gigantesques en regroupant des puissances. Son calcul se base sur la taille de l'univers selon Aristarque et, en arrondissant toujours à la hausse, donne au plus 10^63 grains.
Votre compteur n'a pas le droit d'afficher moins que votre vitesse réelle : en pratique, il indique souvent un peu trop.
La réglementation européenne autorise un compteur à afficher jusqu'à 10 % + 4 km/h de plus que la vitesse réelle, mais jamais moins.
À 80 km/h réels, le compteur peut donc afficher jusqu'à 92 km/h, mais pas 79. Les radars se basent sur la vitesse réelle. Le GPS donne généralement une vitesse plus proche de la réalité que le compteur du tableau de bord.
Les alvéoles hexagonales des abeilles suivent la forme au plus petit périmètre dans le plan : prouvé par Hales en 1999.
La « conjecture du nid d’abeilles », évoquée depuis l’Antiquité, a été démontrée par le mathématicien Thomas Hales.
Parmi tous les découpages du plan en cases de même aire, l’hexagone régulier a le plus petit périmètre total. Les abeilles ne font pas ce calcul : la forme résulte aussi de la physique de la cire chauffée par leur corps.
Pour choisir au mieux parmi des candidats vus un par un, il faut en laisser passer 37 %.
C’est la « règle des 37 % » : on retient ensuite le premier candidat meilleur que tous les précédents.
Cette stratégie donne environ 37 % de chances de choisir le meilleur candidat, et aucune ne fait mieux. Elle suppose qu’on ne peut pas revenir en arrière : c’est un modèle simplifié, utile pour réfléchir à un recrutement ou à une recherche de logement.
Les tours de Hanoï à 64 disques demanderaient environ 585 milliards d'années, soit plus de 40 fois l'âge de l'univers.
Il faut 2^64 - 1 déplacements, soit environ 1,8 × 10^19, à raison d'un par seconde. Jeu inventé par le Français Édouard Lucas en 1883.
Selon la légende associée à ce casse-tête, des moines déplaceraient 64 disques d'or : à la fin, le monde disparaîtrait. En réalité, le nombre de coups double presque à chaque disque ajouté : 7 disques en demandent 127, 10 disques en demandent 1 023.
Le mot « ordinateur » a été proposé en 1955 à IBM France par un professeur de lettres latines de la Sorbonne.
Jacques Perret, professeur de philologie latine à la Sorbonne, répond à IBM France le 16 avril 1955 et suggère « ordinateur » plutôt que « calculateur ».
IBM cherchait un nom pour sa machine IBM 650, qui faisait bien plus que calculer. Perret rappelait que le Littré employait déjà ce mot pour désigner Dieu qui met de l'ordre dans le monde. IBM a d'abord voulu le protéger, puis l'a laissé dans le domaine public.
En jetant des aiguilles sur un parquet, on peut estimer le nombre π.
Idée du comte de Buffon (1733) : si l'aiguille a la longueur de l'écart entre les lames, elle chevauche une rainure avec une probabilité de 2/π, soit environ 64 %.
Plus on lance d'aiguilles, plus le rapport « aiguilles sur une rainure / lancers » approche 2/π. C'est l'une des premières méthodes de calcul par probabilités, ancêtre des méthodes de Monte-Carlo. Mais elle converge très lentement.
La coquille du nautile n’est pas une « spirale d’or », contrairement à ce qu’on lit partout.
Elle suit bien une spirale logarithmique, mais cela ne suffit pas pour que son rapport de croissance soit le nombre d’or.
Il existe une infinité de spirales logarithmiques : une seule correspond à celle du nombre d’or. Les mesures de vraies coquilles donnent des rapports de croissance différents de celui de la spirale d’or. Le nautile a une belle spirale, mais ce n’est pas un symbole du nombre d’or.
Sous la Révolution, le jour de repos revenait tous les 10 jours au lieu de tous les 7.
Le calendrier républicain, utilisé de 1793 à 1806, remplaçait la semaine par la décade et le dimanche par le décadi.
Les ouvriers y perdaient des jours de repos, d’autant que les fêtes religieuses étaient supprimées. Chaque mois avait 30 jours et l’année finissait par 5 ou 6 jours complémentaires, les « sans-culottides ».
Le chiffre de César, un simple décalage de 3 lettres, ne compte que 25 clés possibles.
Selon l'historien Suétone, César remplaçait chaque lettre par celle située trois rangs plus loin : A devient D, B devient E…
Avec 25 décalages possibles, il suffit de tous les essayer pour déchiffrer le message. Une variante, le ROT13 (décalage de 13), s'applique deux fois pour revenir au texte d'origine, puisque l'alphabet compte 26 lettres.
Sur un piano, passer à la note suivante multiplie la fréquence par environ 1,06, la racine douzième de 2.
Douze demi-tons font une octave, et l'octave double la fréquence : 1,0595¹² ≈ 2. Le la du diapason vibre à 440 Hz, le la suivant à 880 Hz.
Ce « tempérament égal » permet de jouer dans toutes les tonalités avec le même instrument. En contrepartie, seule l'octave est parfaitement juste : la quinte, par exemple, est très légèrement plus petite qu'une quinte pure (1,4983 au lieu de 1,5).
Un miroir n’échange pas la gauche et la droite : il inverse l’avant et l’arrière.
Votre main droite reste du même côté dans le miroir ; seule la profondeur est inversée.
L’impression d’une inversion gauche-droite vient de ce qu’on se retourne de 180° pour se placer face au miroir : on compare son reflet à un double imaginaire retourné. Le miroir, lui, ne change que l’axe qui lui est perpendiculaire.
La plupart des étoiles de mer ont cinq bras, mais descendent d’animaux symétriques droite-gauche, comme nous.
Les échinodermes sont des bilatériens : leur symétrie à cinq axes est propre à l’âge adulte.
Le groupe comprend étoiles de mer, oursins et concombres de mer. Ils sont des cousins éloignés des vertébrés (dont nous faisons partie) : leurs larves nagent avec une symétrie droite-gauche avant la métamorphose.
Dans les chiffres réels, le 1 est le premier chiffre dans environ 30 % des cas, pas 11 %.
C'est la loi de Benford : le 1 ouvre 30,1 % des nombres, le 9 seulement 4,6 %. Les fraudeurs qui inventent des chiffres l'oublient souvent.
Le chercheur Mark Nigrini a proposé dès 1992 d'utiliser cette loi contre la fraude fiscale, et l'Agence du revenu du Canada s'en sert pour une première évaluation des risques. Un écart n'est jamais une preuve : il indique seulement où regarder de plus près.
Allongez de 1 mètre une corde qui fait le tour de la Terre : elle décolle du sol de 16 cm partout.
Le rayon augmente de 1/(2π) ≈ 0,159 m, quelle que soit la taille du cercle.
Le même calcul vaut pour une orange : 1 m de corde en plus la fait aussi décoller de 16 cm. Le tour de la Terre (40 000 km) n’y change rien, car la circonférence vaut 2π × rayon.
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