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BRÈVES de MATHS – Page 39 Un millier de faits et chiffres sur les nombres et les
mathématiques
En principe ces pages sont très
abordables sans connaissances particulières de maths. Elles sont proposées
dans un ordre quelconque favorisant la découverte de sujets multiples. |
Anglais: Facts and
figures about numbers and mathematics
760. Nombres à anagrammes premières |
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Formation des
nombres À partir d'un nombre, on élabore toutes les combinaisons possibles avec
ses chiffres. Parmi ces nouveaux nombres, on sélectionne les nombres premiers. Nombres multi-premiers
par combinaisons Le nombre 13 offre quatre combinaisons (1,
3, 13, 31) dont trois sont premières. Le nombre 34 en produit quatre sur
quatre. Le nombre 113 prend le record
suivant avec sept premiers sur huit combinaisons. Le nombre 137 le bat avec 11
sur 15. |
Records 13, 3 / 4, {3, 13, 31} 37, 4 / 4, {3, 7, 37, 73} 113, 7 / 8, {3, 11, 13, 31, 113,
131, 311} 137, 11 / 15, {3, 7, 13, 17, 31, 37, 71, 73, 137, 173, 317} 1123, 18 / 34, {2, 3, 11, 13, 23, 31,
113, 131, 211, 311, 1123, 1213, 1231, 1321, 2113, 2131, 2311, 3121} 1139, 20 / 34, {3, 11, 13, 19, 31, 113, 131, 139, 191, 193,
311, 911, 1193, 1319, 1913, 1931, 3119, 3191, 3911, 9311} |
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Compter les anagrammes des nombres |
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761. Compter les hexagones |
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Énigme Sur cette
figure, trois hexagones réguliers enchevêtrés. Combien
d'hexagones comptez-vous: trois ou plus ? Oui, il faut compter tous les
hexagones réguliers, ou non. Solution La figure contient
douze hexagones. Ils sont
présentés ci-contre. |
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762. Chemin sur une grille |
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Énigme Sur cette grille, quel est le parcours le plus
long pour rejoindre les deux points verts ? Solution Deux sortes de spirales issues de chacun des points. Le chemin fait alors 22 unités. |
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763. Pyramide de nombres |
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Nombre pannumérique Un nombre pannumérique est un nombre formé avec
tous les chiffres comme 123456789 ou autres dans le désordre, avec le 0 ou
non. Ils sont source d'une grande variété d'amusements. La somme de ces chiffres étant 1 + 2 + … 9 = 9 x
10/2 = 45, les nombres pannumériques sont tous divisibles par 9. Un des jeux classiques consiste à atteindre un
nombre donné en utilisant tous les chiffres dans un jeu d'opérations
classiques. Exemples 100 = 123 – 45 – 67 + 89 666 = 1 + 2 + 3 + 4 + 567 + 89 |
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Pour en savoir plus |
>>> Pépites de
nombres |
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Nombres pannumériques |
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764. Somme des repunits |
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Observation La somme des
repunits successifs (un chiffre, deux chiffres, …) produit un motif répétitif
formé principalement de la succession des chiffres. 1 + 11 +
111 + 1111 = 1234 Formule de calcul
Exemple
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>>> Brèves Calculs – Index |
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Pour en savoir plus |
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Somme des repdigits |
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Redigits |
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765. Partitions à trois termes |
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Il existe sept
partitions du nombre dont cinq comportent jusqu'à trois termes (sommants). Théorie Il existe une formule
pour calculer la quantité de sommants pour de telles partitions en fonction
de n.
Curiosité Cette spirale hexagonale
liste toutes les quantités successives de ces partitions: nombres en bleu. 1, 2, 3, 4, 55, 7, 8, 10, 12, 1410,
16, 19, 21, 24, 2715 … |
Une spirale simple représentative de la partition
des nombres en trois termes au plus
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766. Triangles entiers |
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Triangle entier Un triangle
entier est un triangle dont les longueurs des côtés sont des nombres entiers.
Tout triplet de trois nombres entiers (a, b et c) est éligible à condition de
respecter l'inégalité triangulaire: a + b > c avec a et b les deux plus
petites longueurs.
En conséquence, si n = a + b + c est le périmètre du triangle, toutes
les partitions de n sont éligibles sous la même condition. Pour le nombre 9, trois telles partitions
existent, soit trois triangles entiers de périmètre 9.
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Les trois triangles entiers de
périmètre 9
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(ci-dessus) |
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Triangles entiers |
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Inégalité triangulaire |
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767. Produit, pizza et escalier |
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Produit Bipartition de n:
sommes de deux nombres = n. Quel est le produit maximum de toutes les bipartitions des nombres ? Exemples
Pizza
Exemple avec 4 coupes, n
= 6 et la suite donne Q = 9, comme le montre aussi la figure. Escalier Cette suite est aussi la
quantité de blocs au rang n + 1 dans
un escalier progressant par double-marche. Pour n = 8 rangs, on a
20 blocs (petits carrés), confirmé au nombre n°9 de la suite. |
Suite des
produits maximums 0, 1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 25, 30,
36, 42, 49, … = plancher (n² / 4)
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Bipartition et produit maximum |
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Nombre pizza |
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768. Règle du parallélogramme |
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Construction Un
parallélogramme quelconque (jaune). Les quatre
carrés (roses) construits sur ses côtés (L et l) et Règle du parallélogramme Somme des aires des carrés sur les côtés = somme des aires des carrés sur les
diagonales. Plus simplement (moins imagé) Dans un parallélogramme, la somme des
carrés des côtés est égale à la somme des carrés des diagonales. L²+ l² + L² + l² = 2
(L² + l²) = d² + D² |
Illustration
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Parallélogramme, toutes les formules |
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769. Intégrale amusante: ln et exp |
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Propriétés Les graphes des fonctions y =
exp(x) et y = ln(x) sont
symétriques. La dérivée de l'exponentielle est égale à elle-même, de même pour
l'intégrale. Aire
sous les courbes Les aires montrées en jaune sont égales (en valeur absolue) et elles
correspondent aux intégrales:
Comment les calculer ? Celle avec l'exponentielle est la plus simple.
En effet:
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Graphe
Chacune des
aires sous courbe (en jaune) vaut 1 |
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maximum de la boite |
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Calcul intégral >>>
Fonction exponentielle |
>>> Nombre 1 |
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770. Calcul trigonométrique: cosinus |
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Montrer que
Outils Relations
sur la somme des angles:
Vérification avec Maple (Pour info) L'instruction
combinée à utiliser: combine(simplify(convert(convert(expand(E), tan), sincos))) |
Calcul de E
Différence
de ces deux expressions:
Calcul de F Même type de
calcul avec la somme:
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Pour en savoir plus |
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Relations trigonométriques >>>
Somme d'angles en Pi/k |
>>>
Trigo en première >>> Trigo
avec Maple |
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771. Crible de Moessner |
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Construction des puissances des nombres Le procédé est valable
pour produire les puissances des nombres par simple remplissage d'un tableau
au prix de sommations ciblées. Après avoir rempli la
première ligne avec des "1", on calcule la deuxième ligne en
faisant simplement l'addition du nombre du haut avec celui de gauche. Cette opération est
répétée pour la ligne suivante en ignorant un nombre sur k pour calculer la
puissance kième. Même chose pour les
lignes suivantes, en ignorant un nombre supplémentaire. Des triangles se forment
et le procédé s'arrête à complétion de ces triangles. |
Le triangle
des cubes
Ligne 0:
suite de "1". Ligne 1:
somme des nombres "au-dessus" + "à gauche". Ligne 2:
même type de sommes en ignorant un nombre sur trois. Ligne 3:
sommes poursuivant la construction de ces sortes de triangles, donc en ignorant un nombre
supplémentaire. Arrêt
lorsque les triangles sont complets. En l'occurrence, les nombres du bas sont
les cubes des
nombres entiers successifs. |
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772. Problème de Josèphe |
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Historique (légende ?) Josephus
Flavius est un historien juif du
premier siècle (v.34-v100). Il est prisonnier des Romains dans une cave de
Yodfat (nord d'Israël actuel) avec
quarante soldats. Ceux-ci
préfèrent se suicider plutôt que de se rendre. Décision est prise que chacun
tuera le troisième à sa gauche et le dernier le fera lui-même. Josephus, ne
voulant pas mourir, trouva la place à occuper pour être le dernier. En
l'occurrence, la place 31. Notoriété Ce problème
a été exploité sous diverses formes par les créateurs d'amusements
mathématiques. Sa
résolution par récurrence est un sujet classique de programmation. |
Cinq soldats sont rangés
en cercle (S1, S2, S3, S4 et S5). Ils doivent être
exécutés les uns après les autres en épargnant un soldat sur deux jusqu'à ce
qu'il n'en reste qu'un seul. L'un d'eux est désigné
pour être épargné. Mais, à lui de choisir la bonne place. Solution En périphérie du cercle,
les nombres indiquent l'ordre d'exécution: S2, S4, S1, S5 et S3. Le soldat en position 3 sera sauvé. |
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sauteuses |
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Problème de Josèphe |
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du fortin |
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773. Nombre 2 187 |
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Le nombre 2 187 est la
puissance septième de 3. 2 187 = 3 × 3 × 3 ×
3 × 3 × 3 × 3 = 37 Avec cette propriété, ce
nombre n'ayant aucune composante en puissances inférieures à 7, s'écrit: 10 000 000 en
ternaire (base 3). Quelques opérations
remarquables:
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Somme qui possède les
mêmes chiffres que le terme ajouté à 2187.
Martin Gardner |
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Numération ternaire |
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774. Calcul de sommes d'inverses (1) |
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Exemple: calculez (avec astuces !)
On remarque que, par
exemple:
En appliquant à toutes
les fractions:
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Propriété
Formule générale
Exemple
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>>> Somme
des inverses |
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Pour en savoir plus |
>>> Somme
de d'inverses de produits |
>>>
Sommes d'inverses |
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775. Calcul de sommes d'inverses (2) |
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Exemple: calculez (avec astuces !)
On remarque que, par
exemple:
En appliquant à toutes
les fractions:
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Propriété
Formule générale
Exemple
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Pour en savoir plus |
>>> Somme
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>>>
Sommes d'inverses |
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776. Zéros et puissances de 10 |
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Puissances de 10 Les puissances de 10
sont le produit de deux facteurs: 10k
= 2k × 5k. Parmi elles, quelles
sont celles dont les deux facteurs sont sans "0" ? Il en existe seulement
dix: (Voir tableau). Puissances de 2 Les puissances {10, 11,
12, 17, 20, 21, 22, 23, …} contiennent des "0". Puissances de 10 À partir de 33, toutes
les puissances de 5 contiennent un "0". |
Puissances de 10 sans "0" dans ses
facteurs 10 = 2 × 5 102 = 4 × 25 103 = 8 × 125 104 = 16 × 625 105 = 32 × 3 125 106 = 64 × 15 625 107 = 128 × 78 125 108
= 256 × 390 625 109 = 512 × 1 953 125 1010
= 1 024 × 9 765 625 1011
= 2 048 × 488 28 125 1012
= 4 096 × 244 140 625 1013
= 8 192 × 1 220 703 125 1014
= 16 384 × 6 103 515 625 1015
= 32 768 × 305 17 578 125 1016
= 65 536 × 152 587 890 625 1017
= 131 072 × 7 629 394 53 125 1018 = 262144 × 3 814 697
265 625 ... 1033 = 8 589 934 592 × 116 415 321 826 934 814 453 125 |
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777. Nombres de 1 à 33Déficients, parfaits ou abondants |
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Propriété des nombres
face la somme de leurs diviseurs stricts (sans compter le nombre lui-même). La droite verte
représente les nombres. En bleu, les nombres
avec somme inférieure, les nombres déficients. En rouge, les abondants. En arc-en-ciel, les
nombres parfaits. Sur la droite
pointillée, les puissances k de 2; leur somme des diviseurs vaut 2k
– 1, un nombre de Mersenne. |
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778. Manipulation de polynômes |
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Défi Trouver la valeur de
l'expression à la puissance 4, connaissant les deux autres. On ne demande pas de
calculer les valeurs de a, b et c. Comment s'y prendre ? |
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Solution
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Identités remarquables |
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779. Théorème de Pythagore – Réciproque |
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Trois visions du théorème de Pythagore
Curiosité avec les inverses des côtés et de la hauteur
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