énigmes mathématiques

Bonjour, je cherche des "énigmes" ( questions non mathématiques a priori ) qu'on peut résoudre à l'aide de mathématiques un peu poussées.
L'objet sera de faire des exposés à des élèves de 1S ( vulgarisation )

J'ai trouvé :

1) De combien de façons peut-on payer 1 000 000 d'euros avec les billets actuels ?
=> série génératrice, utilisation de Deriv5,...

2) 100 personnes se verront attribuer un chapeau de couleur rouge, vert ou jaune.
Ils verront la couleur des autres chapeaux mais pas la leur.
On demandera à l'un d'entre eux de dire l'une des couleurs.
Les autres devront deviner la couleur de leur chapeau.
Le jeu commence demain... la nuit porte conseil !
Quelle sera lur stratégie ?
=> loi interne, construction de groupe

3) De combien de façons peut-on faire de colliers de 50 perles quand on dispose de perles de couleur rouge vert ou jaune ?
=> groupe opérant sur un ensemble, utilisation du théorème de Burnside, tableur

4) Le jeu de Nim
=> graphes, fonction de Grundy, noyau...

5) Rubik's cube
=> invariant d'un groupe, générateurs...

Merci si vous avez d'autres idées
«1

Réponses

  • Tu peux aller faire un tour sur : http://www.diophante.fr/
  • Heu, tu comptes faire étudier ça à des élèves de première ? ::o
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • J'ai déjà fait le premier exposé à quelques élèves ( pas les meilleurs d'ailleurs mais les plus curieux ) et ils ont bien accroché.

    C'est sur qu'ils m'ont dit qu'ils n'arriveraient pas à le refaire tout seul et ce n'est pas le but mais ils ont compris et ont eu l'impression d'avoir résolu le problème.

    Je ne leur fait pas étudier, je leur montre d'autres mathématiques.
    Je ne vais pas du tout au fond des choses et je passe sous silence pas mal de difficultés

    Je connais bien le site de diophante.
    Il m'a donné quelques idées.
    Malheureusement, les solutions des problèmes vont droit au but et ne donnent pas quelles sont les idées mathématiques sous-jacentes.
    Et je n'ai pas la culture suffisante pour les trouver !
  • Bonsoir,

    Je pense aux problèmes de traversées en bateau, ou de ponts pas très solides. Et les carrés magiques, les labyrinthes et autres tours de Brahma. Certains casse-têtes sont de véritables défis topologiques.

    ama
  • Salut Matmat.

    Tu peux évoquer la théorie des séries avec la grenouille qui se fatigue (A chaque saut, elle saute 2 fois moins loin), le nénuphar qui double chaque jour (piège) et les briques qu'on pose l'une sur l'autre en essayant d'aller en porte à faux le plus loin possible.

    Autre idée, mais ce n'est plus une énigme, comment marche le multiplexage (et la décomposition) des signaux hertziens (transformée de Fourier, filtrage en fréquence). Celà justifie l'étude des fonctions circulaires, et fait partie des cours de premier semestre en Dut Réseaux et télécommunications (donc des bacs S et STI tout frais).

    A un de ces jours
  • Les marches aléatoires sont en elles-mêmes des énigmes. (facile à transformer)
    Cela fait appelle aux chaines de markov. (C'était a mon programme de Master1 mais je crois qu'on peut l'aborder en première)


    Une autre énigme qu'on réalise grace aux integrales où aux suites de réelles :
    Si une fourmie est posée sur l'extremité d'un elastique infiniment et uniformément étirable. (au début il mesure exemple 1 m)
    A l'instant t=0 on tire l'elastique à l'autre extremité à une vitesse (exemple 1 m/s) et en même temps la fourmie commence sa course pour rejoindre cette extremité à une autre vitesse (exemple 0.01 m/s)
    Va-t-elle atteindre son but ? et si oui quand ?


    En espèrant que ca t'aidera. En tout cas je trouve que c'est une excelente idée que t'as là ! J'aurais adoré avoir un prof comme toi !
    Bonne soirée
  • Salut,
    Pour des premieres S ca me parait largement trop ambitieux,
    mais il y a des enigmes sympas auxquelles ils pourraient accrocher.
    Par exemple l'enigme des 40 moines pour introduire la recurrence:

    http://perso.orange.fr/eric.chopin/moines.htm

    ou encore les enigmes d'einstein (il y en a plusieurs variantes,
    a chaque fois tu as plusieurs maisons, chaque proprietaire a une nationalité,
    une couleur préféré, un animal etc et tu as une serie de contraintes, entre
    5-6 pour les versions faciles jusqu'a 10 pour determiner tous les attributs
    de chaque maison). En cherchant bien je suis sur qu'un énoncé au moins
    se trouve sur le forum d'ailleurs. Dans les ouvrages de Gardner il y en
    a plein de ce style. Sinon le th des 4 couleurs est assez facile a comprendre
    et apprehender (le theoreme, pas sa demonstration...). Enfin ce ne
    sont que quelques suggestions.

    A+

    eric
  • Eric,

    Tu manques d'ambition pour les premières S (Attention, ce n'est pas un cours que fait matmat). Les "énigmes d'einstein", comme tu les appelles, mes neveux et nièces les résolvaient dans des bouquins de jeux, et ils avaient entre 7 et 13 ans !
    Pour des élèves motivés, rien n'est trop compliqué, si on ne rentre pas dans la technicité. C'est d'ailleurs ainsi, en début de première que je me suis passionné pour les maths.

    Cordialement
  • Bonjour,
    Dans un autre genre, les fractions égyptiennes ( des tas de documents IREM ou autre sur Gogol ) ===> ppcm, équations diophantiennes, le tout associé aux fractions hiéroglyphes.
  • Gerard,

    Tes neveux et nièces sont peut être super doués en math pour résoudre
    des énigmes dont les plus compliquées donnent beaucoup de fil a
    retordre a des terminales S normaux, il n'empêche qu'en seconde
    aujourd'hui un tres grand nombre d'élèves ne comprennent pas
    que 2/3 et 4/6 valent la même chose. En tout cas c'est ce que ma courte
    expérience de l'enseignement en lycée m'a montré (2 ans).
    Alors parler de série génératrice quand on ne sait pas ce que c'est
    qu'une limite, de groupes quand l'élève moyen a du mal à développer
    une expression du second degré sans se tromper, ce n'est plus de l'ambition
    selon moi. C'est juste vouloir en jeter plein la vue pour dire moi je
    sais plein de choses très compliquées. Mais à moins que la première
    S en question ne soit à Louis le grand ou Henry IV, je pense qu'il vaut
    mieux trouver des exemples plus faciles à appréhender sans avoir besoin
    de notions complexes.
    Syracuse, Golbach, les nombres premiers et leur intérêt dans le cryptage
    (par exemple le numéro de secu et comment retrouver une erreur de saisie),
    le th des 4 couleurs, les "bizarreries" des surfaces (bouteilles de Klein etc )
    et les énigmes du type th de Poincaré qui en découlent
    sont des exemples de sujets ou on peut décrire grossièrement
    les problèmes sans arsenal technique du type groupe ou analyse fonctionnelle.
    Les exemples de bs ne me paraissent pas mal non plus.

    Mais bon comme tu dis peut-être que je sous-estime les élèves
    de premières d'aujourd'hui... J'espère sincèrement me tromper !

    A+
    eric
  • Salut Eric.

    Non, mes neveux ne sont pas des surdoués, ou en tout cas ne sont pas élevés comme celà. Mais ils étaient intéressés, et logiques. Les questions posées sur ce site même montrent qu'on a à la fois des "petits doués" qui posent en troisième ou seconde des questions sur la mécanique quantique, et de "laborieux" qui veulent qu'on leur donne le corrigé du devoir pour le recopier sans penser.
    La forme actuelle de l'enseignement des maths (hétérogénéïté non maîtrisée, répétition d'exercices identiques, trop peu d'heures pour approfondir les notions, etc. Voir les bulletins de l'APMEP) donne des générations de copieurs d'exercices, activité dont il est difficile de les en sortir. La tentatie de Matmat vaut ce qu'elle vaut (et sans doute mieux), mais a le mérite d'exister.

    Cordialement.

    NB : Un bon prof est toujours celui qui pense ses élèves capables de bien mieux, car "ils sont bons". Le prof persuadé d'avoir des élèves "mauvais" fabrique des élèves en échec.
  • N'y a-t-il pas une énigme avec les tours de Hanoï non ?
  • Eric a écrit:
    [...] parler de série génératrice quand on ne sait pas ce que c'est qu'une limite, de groupes quand l'élève moyen a du mal à développer une expression du second degré sans se tromper, ce n'est plus de l'ambition selon moi. C'est juste vouloir en jeter plein la vue pour dire moi je sais plein de choses très compliquées.

    Allez, je tombe dedans, des deux pieds (et même des deux mains). Je sais bien que c'est très con de ma part, mais à un appel au troll comme ça, bin moi je ne peux pas résister, je craque.

    Eric, tu mets en relation des choses qui n'a rien à voir. Publicitaire, va.
    En quoi une maitrise de la technique "développer une expression" peut aider à la compréhension de ce qu'est un groupe ?
    Quel est le rapport entre la définition d'une limite et l'anneau des séries formelles ?
    Pourquoi penses-tu que la définition d'un groupe ou d'une série génératrice est plus compliquée que celle d'une loi de probabilité continue ou même d'une fonction, ou de la dérivation ? Parce que tu as étudié ces dernières notions plus tôt dans ton cursus ?
    Eric a écrit:
    aujourd'hui un tres grand nombre d'élèves ne comprennent pas
    que 2/3 et 4/6 valent la même chose

    Figure-toi qu'un élève n'est pas un représentant d'une nouvelle espèce venue d'ailleurs. Un élève intéressé, lorsqu'on prend le temps de lui expliquer quelque chose, il comprend.

    Maintenant, il y a des élèves (la majorité ??) qui ne s'intéressent pas à ce qu'on leur enseigne, ce qui, dans la mesure où on leur a imposé ce savoir sans jamais leur demander leur avis, ma semble assez naturel. Je ne trouve pas qu'il y ait lieu de s'arracher les cheveux à ce que la question de l'égalité de 2/3 et 4/6 les indiffère, je suis moi-même assez indifférent aux noms des divers affluents de la Seine. Evidemment, ça n'est pas pour autant qu'il faut renoncer à les intéresser! Au contraire!! Et c'est en cela que les initiatives comme celle de matmat, qui essaie de leur montrer des mathématiques vierges (en zappant la partie technique déplaisante) sur lesquelles ils n'ont pas encore accumulé de rancoeur et/ou de blocages, sont salutaires et à féliciter.

    Matmat, je salue ton initiative.

    Eric, à tord où à raison, je trouve que ton message reflète un certain mépris pour les élèves. Cela me désole.
  • Je ne suis pas sûr que l’avis des élèves soit pertinent.
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            -- Schnoebelen, Philippe
  • Nicolas, je ne comprends pas ce que tu veux dire.

    Veux-tu dire que le fait que matmat ait eu des retours positifs de la part de ses élèves ne permet pas de savoir si son initiative les a remotivés en maths ou pas ?
  • Bonjour,

    allez, moi aussi je m'y mets!! :)

    Je suis entièrement d'accord avec Eric, mais vraiment à 100%. Il n'y a pas de mépris dans ce qu'il écrit, simplement un constat de faits.

    On peut, comme le fait le Barbu rasé, dire finalement que toutes les notions se valent et qu'il n'en ait pas de plus difficiles à apprendre que d'autres... A priori ça semble séduisant, en réfléchissant un peu on voit facilement que c'est faux : si c'était le cas il n'y aurait pas eu de "progression" dans l'histoire des mathématiques : Pythagore aurait dû déjà faire du calcul différentiel, Leibnitz aurait démontré la grand théorème de Fermat, et Wiles... :)) . Il est évident qu'il y a d'une part une augmentation de l'abstraction dans l'histoire et dans l'enseignement des mathématiques, et d'autre part une augmentation de la somme des connaissances nécessaires pour COMPRENDRE ce que l'on apprend (et pas répéter comme un perroquet) ; partant il est clair que -par exemple- les connaissances qu'il faut pour bien COMPRENDRE et utiliser le théorème de Dirichlet (sur une fonction et la convergence de sa série de Fourrier), sont bien supérieures à celles nécessaires pour COMPRENDRE et utiliser la "règle de trois". Il est donc certain qu'il y a une évolution vers la complexité et donc la difficulté dans l'apprentissage des mathématiques. D'où d'ailleurs, peut-être et en partie l'échec des maths modernes ; mais c'est un autre débat.

    En ce qui concerne l'initiative de matmat : elle me semble déplacée : je ne vois pas du tout comment faire faire de la "vulgarisation" à des élèves en 1er S sur les sujets demandés! ça me semble même aberrant!
    Faire de la bonne vulgarisation c'est difficile, si de surcroit le sujet de base est complexe, alors là ça devient très très difficile. Nous connaissons tous de très bons vulgarisateurs : Schwartz, Feynman, Gamov, Nottale, etc... force est de constater que ce ne sont pas des élèves de 1er S!!! :) On peut aussi le constater en médecine : ce n'est pas un jeune interne qui va pouvoir vous expliquer ce qu'est le système du complément de façon claire (même si lui sait très bien ce que c'est), mais bien plutôt un chef de service ayant déjà "de la bouteille" et ayant une vue d'ensemble de sa discipline (ce qui est extrêmement difficile en médecine)... ça veut pas du tout dire que tous les chefs de service soient de bons vulgarisateurs, très loin de là :) .

    Y a pas besoin de faire des trucs extraordinaires (genre item proposés) pour avoir à se creuser la tête ; cf les livres de la série "Jeux mathématiques et scientifiques" chez Dunod. Je ne suis pas assez bon pour juger de ceux traitant des maths, mais celui de Physique par Cohen-Tannouji (c'est pas chez Dunod... me souviens plus...) est sacrément gratiné et j'ai vu un normalien agrégé se casser les dents dessus !! Pourtant ce n'est pas du tout de la mécanique quantique.

    Je ne vois donc absolument pas l'utilité d'une telle démarche, si ce n'est une sorte de démagogie : on fait croire aux élèves qu'ils sont très bons car ils ont réussi à parler du théorème de Burnside ou que sais-je...
    Il me semble beaucoup plus sain et utile de, par exemple, faire réfléchir à des notions a priori simples et qui en fait cachent de nombreux pièges par exemple la notion d'angle, de mesure d'angle, de secteur angulaire etc... notions qui souvent sont très très confuses et qui pourtant sont fondamentales (idem pour la notion de limite).

    A mon sens quand on bâtit une maison, on commence par les fondations ! et quand on est compagnon du devoir ben on ne fait pas son chef d'oeuvre au cours de la première année de son apprentissage !

    A+

    Emmanuel

    PS : pour Gérard : je suis d'accord avec toi et surtout avec ta NB, bien sur qu'il faut "pousser" au raisonnement pour éviter le copiage, et partir avec l'idée que les élèves ne sont pas nuls...
    En ce qui concerne le contenu des programmes, je me suis déjà exprimé ici (et je n'ai obtenu d'ailleurs aucune réponse... donc je recommence !) : quand il s'agit du salaire ou des heures à faire, dès que des réformes défavorables sont faites tout le corps professoral est dans la rue... je n'ai JAMAIS vu (et je trouve cela profondément désolant) de prof manifester pour le maintien de la fonction scalaire de Leibnitz ou l'étude des coniques au Bac !!

    !!! Pour la défense des coniques et des séries de Taylor, tous dans la rue !!!
    (imaginez la tête des journalistes et de papy Mougeot regardant un défilé où toutes les bannières seraient du style : Libérez Euler! Rot rot A= Grad div A - delta A. Logarithmes en péril !!... :))))
  • Je parlais des programmes nationaux, pas de ce qu’on peut faire en bonus, comme je le fais avec un club de geeks.
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            -- Schnoebelen, Philippe
  • > En ce qui concerne l'initiative de matmat : elle
    > me semble déplacée : je ne vois pas du tout
    > comment faire faire de la "vulgarisation" à des
    > élèves en 1er S sur les sujets demandés! ça me
    > semble même abérent!

    Bravo ya un prof qui essaie de sortir du bourbakism spirit, et tout de suite un bourbakiste hurle. Vous changerez jamais, vivement que cette génération et ses disciples disparaissent. Les maths pourront enfin respirer, on demandera enfin aux élèves de faire passer l'intuition avant la rigueur, on n'aura plus peur de leur parler d'aire sous les courbes sans avoir à se farcir toute une théorie (jolie mais inutile pour calculer des intégrales d'ailleurs, elle sert juste à justifier des choses, attention je ne crache pas sur cette théorie, ne me faites pas dire ce que je n'ai pas dit).
  • Barbu rasé,

    Si tu penses que j'ai du mepris pour les eleves c'est dommage, car
    ce n'est pas le cas. J'ai certes une tres faible experience de
    l'enseignement secondaire mais je pense m'etre pas mal investi pour justement
    pousser mes eleves vers l'avant (tu pourras trouver un appercu de cette petite
    experience sur http://perso.orange.fr/eric.chopin/ens/ens.htm .Puisque je passe pour un publicitaire autant faire vraiment ma pub ;-) ).
    Comme le dit Yersinia je part d'un constat (personnel) sur le niveau des
    eleves. Sur le fond je trouve l'initiative de Matmat bonne, mais les
    problemes présentés pas adaptés à la réalité des élèves.

    A+

    eric
  • Allez, je m'y mets aussi pour bien débuter le week-end. Enseignant en lycée, je suis tout à fait d'accord avec Eric: comme lui, je trouve l'initiative de matmat bonne (montrer des maths qui sortent un peu de l'ordinaire) mais les problèmes qu'il propose me semblent bien ambitieux!
    J'ai une 1ère S cette année, la meilleure du lycée dans lequel j'enseigne, et j'estime (ce n'est pas du mépris) que les problèmes abordés par matmat seraient bien trop difficiles pour eux.

    Certaines personnes ont sans doute du mal à imaginer à quel point le niveau des élèves peut être faible; et encore une fois j'insiste: il ne s'agit pas de mépris mais d'un constat! Exemple simple: à la fin de cette année scolaire, certains de mes élèves de 1ère ES ne font toujours pas la différence entre $-1^2$ et $(-1)^2$... et beaucoup auraient eu "leur place" en 1ère S à l'issue de la seconde, s'ils en avaient fait le choix.

    Pour ma part, avec ma 1ère S, je sors régulièrement des sentiers battus (devoirs à la maison) mais de là à parler du théorème de Burnside! Il m'arrive de faire des digressions orales sur des sujets assez compliqués, mais il ne s'agit pas d'un véritable exposé sur la question: cela dure en général 5-6 minutes et ensuite je préfère revenir sur les notions au programme...

    Voilà, c'était mon humble opinion.
  • Eric a écrit:
    Si tu penses que j'ai du mepris pour les eleves c'est dommage, car
    ce n'est pas le cas [...] tu pourras trouver un appercu de cette petite experience sur mon site

    Dans ce cas, merci d'avoir éclairci ce point et je te prie de m'excuser si ma suspicion de mépris t'a froissé. Tu seras donc disposé à répondre aux questions précises que j'ai posées.
    Eric a écrit:
    Comme le dit Yersinia je pars d'un constat (personnel) sur le niveau des élèves. Sur le fond je trouve l'initiative de Matmat bonne, mais les problèmes présentés pas adaptés à la réalité des élèves.

    Ton message ne répond pas aux interrogations précises que tu m'as fait soulever.
    1) En quoi une maîtrise de la technique "développer une expression du second degré" (un bon travail de robot typique du lycée) peut aider à la compréhension de ce qu'est un groupe ?
    2) Quel est le rapport entre la définition d'une limite et l'anneau des séries formelles ?
    3) Pourquoi penses-tu que la définition d'un groupe ou d'une série génératrice est plus compliquée que celle d'une loi de probabilité continue ou même d'une fonction, ou de la dérivation ? Est-ce parce que tu as étudié ces dernières notions plus tôt dans ton cursus ? S'il y a une autre raison, laquelle est-ce ?

    J'adresse ces mêmes questions aux fervents défenseurs d'Eric, qui semblent sur la brêche pour expliquer que Pythagore n'a pas inventé le calcul infinitésimal, mais pas que les babyloniens ont inventé les fractions continues, qu'on étudie au mieux fin lycée, et alors même qu'ils trouvent naturel d'enseigner les mathématiques avec les chiffres arabes, le signe =, et tout l'édifice du formalise mathématique qui a mis des millénaires à s'établir.

    Je lis toujours le même reproche : comment ces gens qui ne connaissent pas le langage mathématique qu'on leur impose (car c'est bien de cela qu'il s'agit lorsqu'on confond -1^2 et (1)^2) pourraient-il s'intéresser à des maths "plus élaborées" ?
    J'y réponds : justement en évitant le plus possible le recours à ce formalisme (je ne prétends pas que ça marche, juste que ça peut marcher) ce qui est d'autant plus facile qu'on leur propose des maths "non scolaires".
    Répondez maintenant à la mienne : en quoi sont elles plus élaborées ? (et je parle ici des exemples précis présentés par matmat, qui proviennent toujours d'un problème concrêt, pas de la démonstration de Burnside, car j'imagine que matmat l'illustrerait plutôt avec des exemples)
  • Tu suggères que l’enseignement des mathématiques suive l’ordre historique ?
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            -- Schnoebelen, Philippe
  • Nicolas, j'espère que ta question s'adresse à Yersinia Pestis, car je dis tout le contraire!
  • Yersinia a écrit:
    En ce qui concerne l'initiative de matmat : elle me semble déplacée : je ne vois pas du tout comment faire faire de la "vulgarisation" à des élèves en 1er S sur les sujets demandés! ça me semble même aberrant!
    Faire de la bonne vulgarisation c'est difficile, si de surcroit le sujet de base est complexe, alors là ça devient très très difficile. Nous connaissons tous de très bons vulgarisateurs : Schwartz, Feynman, Gamov, Nottale, etc... force est de constater que ce ne sont pas des élèves de 1er S!!!

    Yersinia, je suis absolument d'accord avec toi mais alors à mille pour cent, mais il y a maltentendu. Matmat ne propose pas à ses élèves de faire des exposés, mais bien d'en faire, lui, à ses élèves.

    J'ignore s'il est aussi bon vulgarisateur que Schwartz ou Feynman, mais puisqu'il dit qu'il a expliqué les séries génératices à ses élèves et qu'il a eu des retours positifs, je ne vois pas pourquoi douter de sa parole.
  • OK, alors on est d’accord. :D
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • Bonjour

    D'accord avec wlad... et bon courage à lui !

    V'la que je suis bourbakiste... Ben pour un démenti officiel : voir le post auquel j'ai modestement participé nommé : "dériver le sinus" dans la rubrique pédagogie du forum.
    Il m'arrive d'expliquer les formules de calcul de volume d'objets simples grâce au calcul intégral-saucisson : découpe d'un saucisson en tranches très très fines (d'ailleurs c'est meilleur !) puis recollage... Intuitivement on voit la formule du volume, et je dis bien "intuitivement" puisqu'aucune tranche de saucisson ne peut être infiniment fine (heureusement !! :) ).

    Il ne semble pas que je sois "sur la brêche" (prêt au combat) pour montrer que Pythagore ne connaissait pas la calcul infinitésimal puisque c'est un fait et que le révisionnisme n'est pas ma tasse de thé.

    Mon argumentation porte sur deux points :
    1°) La nécessité d'avoir des connaissances antérieures pour développer une notion nouvelle et étroitement liée à ces connaissances : ex : les puissances (expo>0) seraient difficiles (euphémisme) à expliquer sans au préalable avoir défini la multiplication. Idem avec le calcul intégral si on n'a pas défini (à peu près correctement) ce qu'est une aire, et l'addition (en v'la du "bourbakisme spirit" :) ).
    2°) Le degré d'abstraction.
    Le système numérique avec chiffres arabes, l'égalité, etc... n'a rien de très abstrait : un enfant (comme les grands singes) sait très vite intuitivement compter, l'égalité est quelque chose d'assez naturel : "c'est identique, la même chose, etc.", tout ça ne relève pas d'un formalisme très complexe, même le zéro n'est pas une notion très compliquée; le calcul en base 10... ben oui on a dix doigts... Les fractions (je ne sais pas ce que sont les "fractions continues") c'est assez naturel aussi : une tarte etc... Tout cela on peut se le représenter, un corps commutatif... heu...

    L'initiative de matmat est bonne (mais il n'y a rien d'extraordinaire à aller un peu aux frontières du programme...) mais les sujets sont complètement déplacés. Ca va servir à quoi ? A faire CROIRE à des élèves qu'ils sont très forts en maths.

    Il y a un ordre dans l'apprentissage, tout simplement parce que c'est un processus cérébral et que le cerveau fonctionne par apprentissage/correction, la structure même du cerveau l'empêche d'être une machine capable "d'entrée de jeu" de faire des choses complexes : il a besoin d'entrainement. Un jeune enfant apprend progressivement à dessiner : il apprend à son cerveau à commander de façon de plus en plus optimale sa main, l'apprentissage du raisonnement se fait de la même façon : du simple vers le compliqué, l'abstrait ; et encore une fois la numération, l'égalité etc... ça n'est pas très complexe ni abstrait.

    Pour terminer : l'idée selon laquelle des concepts très abstraits peuvent être facilement compris très tôt a été appliquée avec les maths modernes (cf les livres de 3eme, 2eme et première des années 70-75)... on a vu ce que ça a donné...

    A+
    Emmanuel
  • Merdouille... je suis un peu à la bourre!!

    effectivement il y a malentendu...
    Cependant le lycée est-il un lieu, DANS LE CADRE du cours "normal", pour faire ce type de vulgarisation... j'en doute, ne serait-ce que parce qu'il y a un programme déjà très difficile à boucler dans le temps donné.

    A+ et bon WE

    Emmanuel

    "Pour moi un bon vivant, c'est un vivant mort et non l'inverse". La Mort.
  • Eh bien!

    Matmat a levé un lièvre !

    Et pour certains d'entre vous, je dois être un nul, moi qui dois expliquer les séries de Fourier à des étudiants (DUT Réseaux et Télécommunications première année) qui ne connaissent pas la convergence des séries, les transformées de Fourier aux mêmes qui ne savent pas ce qu'est une fonction sommable, n'ont jamais vu une seule théorie de l'intégration et dont certains (eh oui !) confondent encore -x² et (-x)².

    Je crois qu'il y a confusion entre le niveau de présentation et les niveaux scolaires. On peut présenter les probas en collège, mais on ne fera pas l'algorithmique de Kolmogorov, on en restera à l'équiprobabilité sur un univers fini. Et on évitera les dénombrements compliqués. par contre, rien n'empêche d'illustrer la loi des grands nombres (pas la démontrer, évidemment).

    Cordialement
  • La messe est dite.

    Les opinions de chacun sont claires et posément exprimées, et elle me paraissent toutes fort honorables.

    Pour ma part je reste sur la mienne, et ne risque pas d'en changer tant que personne ne répondra aux questions précises que j'ai posé...
  • Je crois que tout le monde sera d'accord sur le fait que le "niveau scolaire" des mathématiques au lycée s'effondre depuis plus de 10 ans. (pareil en université, mais c'est pas le sujet)
    Et pourtant je suis persuadé que la moyenne des capacités intellectuelles des individus naissants n'a pas changé (ca serait absurde). Le problème vient donc directement de l'enseignement.

    Pourquoi le "niveau scolaire" est-il en chute libre ? Car le PROGRAMME SCOLAIRE n'est PAS interressant !

    C'est une VéRITé! Et inutile de venir me raconter le contraire, il suffit de demander aux élèves (et je l'ai été). Pour les quelques qui aiment les maths ils ne sauront pas pourquoi... et même en cherchant... (parcequ'ils réussissent ? héhé!)

    Le seul moyen de "s'amuser un peu" c'est de faire des recherches à part...
    Il n'est en rien interressant de faire une théorie scolaire des integrales en Première S, et de voir après qu'aucun d'eux n'arrivent à voir comment calculer des volumes comme les cônes après.
    Biensûr ils arriveront ou pas à calculer les valeurs d'integrales données, mais ça n'a aucune importance.
    Et pour les rares questions posées qui nécéssitent des intégrales, sont posées dans le but de faire une intégrale et non à résoudre un problème original qui nécéssite recherche.
    (je parle des intégrales mais je peus parler de n'importe quoi d'autre)

    L'INTERET des mathématiques c'est l'utilisation intelligente d'outils puissants.
    Quand on construit une maison, savoir utiliser les outils n'avancent à rien sans avoir un plan et un but.

    Une fois qu'on a un BUT, on va choisir de manière intelligente les outils qu'on veut utiliser. Un apprenti-maçon va apprendre sur un chantier et non à l'école à faire une maison. L'étude des outils n'est pas une fin en soit.

    Ceci est la grande différence entre la théorie scolaire et la pratique.
    En maths au lycée et même avant, il n'y a PAS DU TOUT de pratique!
    Et ne dites pas que c'est impossible, c'est ce que fait MATMAT! ARRETEZ de dévaloriser les capacités des lycéens... je trouve que c'est triste et navrant.
    Des premières peuvent réfléchir sur des problèmes complexes et même réinventer des outils non-enseignés. Il NE FAUT PAS leurs couper les jambes par suspition qu'ils ne puissent pas finir une course.
    D'ailleur le but n'est pas qu'ils la finissent (la course), mais bien qu'ils la commencent.



    Evidement il y a d'autres raisons de cet effondrement du "niveau" (comme la selection des enseignants) mais ce n'est pas l'endroit où on devrait les aborder.
    Je suis sûr que les élèves de Matmat ont aimé ce qu'il a fait, et que les plus curieux y ont sans doute trouvé une vocation.


    PS : Je ne crois pas avoir vu une seule fois MATMAT dire qu'il voulait révolutionner le programme scolaire... c'est les autres participants qui lui ont donnés cette étiquette. Alors je vois pas pourquoi vous vous êtes mis à vous exciter tous... Désolé d'avoir tant écris (j'aime pas ca, mais le sujet est cruel et trop actuel pour laisser passer).

    Cordialement,
    Alexis.
  • Barbu rasé,

    Puisque mon opinion n'a pas l'air suffisamment claire sans apporter de réponse
    précise à tes questions, voici donc mes réponses :

    > Ton message ne répond pas aux interrogations précises que tu m'as fait soulever.
    > 1) En quoi une maîtrise de la technique "développer une expression du second degré" (un bon travail de robot typique du lycée) peut aider à la compréhension de ce qu'est un groupe ?

    Je n'ai jamais dis ça, mais je pense qu'aborder la notion de groupe
    qui est assez abstraite (et encore plus la notion d'action de groupe...)
    à des élèves qui maitrisent mal des bases d'algèbre me semble un exercice
    extrêmement difficile (pour ne pas dire voué à l'échec).
    Bien sûr la notion de groupe on peut l'aborder en cinquième (ça a été mon cas),
    mais le problème c'est que seuls quelques élèves ont compris les définitions,
    et absolument aucun l'intérêt de la notion.

    >2) Quel est le rapport entre la définition d'une limite et l'anneau des séries formelles ?

    Je n'ai pas lu l'expression "série formelle" dans le poste de Matmat mais
    série génératrice, et il s'avère que pour la plupart de celles que je connais
    la convergence de la série est fondamentale pour que la série serve àa quelque
    chose (polynômes de Bernoulli, développements d'exponentielles utilisés
    en dénombrement, séries génératrice des fonctions d'Hermite ou de Laguerre...).

    >3) Pourquoi penses-tu que la définition d'un groupe ou d'une série génératrice est plus compliquée que celle d'une loi de probabilité continue ou même d'une fonction, ou de la dérivation ? Est-ce parce que tu as étudié ces dernières notions plus tôt dans ton cursus ? S'il y a une autre raison, laquelle est-ce ?

    Je n'ai pas dis ça non plus, làa encore tu interprètes à ta façon.
    Cela dit la continuité et la dérivation, tant que tu n'entres pas dans les
    définitions tu peux effectivement faire appréhender la notion par des
    graphiques relativement parlant pour des élèves de première. Ca me parait
    effectivement beaucoup plus dur de vulgariser la notion d'action de groupe
    ou d'invariants de groupes. Mais si tu peux nous proposer quelque chose
    de concret permettant de vulgariser ces notions en première S, je suis
    preneur (même si je n'enseigne plus depuis quelques années).

    A+
    eric
  • Dans le cadre d'un exposé pour des premières j'avais fait du partage de secret avec polynômes interpolateurs (en gros pour "partager" un nombre x entre n personnes, on dit que c'est le coeff constant d'un polynome de degré n et on donne à chaque personne un point sur la courbe du polynôme, alors en se mettant tous ensembles ils peuvent retrouver x mais n-1 personnes ne peuvent pas). Ils avaient globalement bien suivi et participé.

    Le document est là :
    \lien{http://alexandre.boisseau.free.fr/Fichiers/Exposes/partage.pdf}
  • alalsese a écrit:
    Je crois que tout le monde sera d'accord sur le fait que le "niveau scolaire" des mathématiques au lycée s'effondre depuis plus de 10 ans.
    Ainsi qu’au collège.
    alalsese a écrit:
    (pareil en université, mais c'est pas le sujet)

    Aussi.
    alalsese a écrit:
    Et pourtant je suis persuadé que la moyenne des capacités intellectuelles des individus naissants n'a pas changé (ca serait absurde).

    Je confirme.
    alalsese a écrit:
    Le problème vient donc directement de l'enseignement.

    Du refus d’exigence de niveau pour le passage en classe supérieure, et des programmes indigents.
    alalsese a écrit:
    Pourquoi le "niveau scolaire" est-il en chute libre ? Car le PROGRAMME SCOLAIRE n'est PAS interressant !

    C’est en gros le même programme scolaire qu’il y a vingt ans, mais en plus vide. Comment se fait-il que soudain tout le monde se barre ailleurs ? Peut-être aussi que la science n’a plus le prestige qu’elle avait, il suffit de voir, y compris parmi les collègues, le nombre de gens fascinés par les pseudo-sciences.
    alalsese a écrit:
    Le seul moyen de "s'amuser un peu" c'est de faire des recherches à part...

    Seulement, avant de s’amuser un peu, il faut avoir assimilé des bases pas toujours marrantes. Parce que sinon, on s’amuse et on fait du Foucart ou on fait converger uniformément des séries qui ne convergent pas uniformément.
    alalsese a écrit:
    (je parle des intégrales mais je peus parler de n'importe quoi d'autre)

    On pourrait aussi parler du niveau affligeant en orthographe des élèves, y compris des bons élèves.
    alalsese a écrit:
    L'INTERET des mathématiques c'est l'utilisation intelligente d'outils puissants.

    Encore faut-il comprendre ces outils.
    alalsese a écrit:
    Une fois qu'on a un BUT, on va choisir de manière intelligente les outils qu'on veut utiliser.

    Comment peut-on choisir de manière intelligente si les bases de la discipline ne sont pas acquises ?
    alalsese a écrit:
    Des premières peuvent réfléchir sur des problèmes complexes et même réinventer des outils non-enseignés. Il NE FAUT PAS leurs couper les jambes par suspition qu'ils ne puissent pas finir une course.
    D'ailleur le but n'est pas qu'ils la finissent (la course), mais bien qu'ils la commencent.

    Comment comprendre des problèmes complexes, si déjà les problèmes simples ne sont pas compris ?
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • Bonjour,

    le niveau en baisse des élèves et un certain desintérêt pour les sciences a deux causes principales :

    1) les bases du calcul ne snt plus acquises à la sortie de l'école primaire : on considère que les acquisitions qui n'ont pas été faites à ce ce moment là seront complétées pendant le collège. Il est impensable de trouver du plaisir dans ce qu'on apprend en math au collège si ces bases ne sont pas maîtrisées. Cela entache tous les nouveaux apprentissages (fraction, équation, fonction) qui deviennent laborieux.
    Comment par exemple comprendre et s'amuser avec les fractions si on ne connaît pas au moins ses tables de multiplications par coeur : or même en lycée très rare sont les élèves qui les connaissent.

    2) Une crise des valeurs dans notre société : seuls comptent l'argent et la réussite par l'argent. La télévsion diffuse cette vision du monde 24h/24. Le domaine intellectuel et la science en particulier sont dévalorisés. Je me souviens quand j'étais élève, même les cancres avaient de l'estime pour ceux qui réussissaient en math et, quelquesoit le niveau de chacun, cette hierarchie était claire, On savait que les sciences étaient importantes et qu'elles étaient valorisées.
  • Juste une question...
    C'est quoi le but de la matière "mathématiques" au lycée ?

    A part faire de la physique, ou de la chimie, ou de la bio... je ne vois AUCUN intérêt... Surtout qu'on pourrait très bien faire le peu de math qu'on à besoin dans ces matières...

    Je ne connais pas Foucart personnellement, mais je trouve ça rigolo qu'il soit devenu une référence.
    Mais contrairement à toi, j'approuve complètement la démarche de Foucart, même s'il n'arrive pas à faire quelque chose de consistant. La vérité c'est que s'il était suivi par un professeur compétent sur le sujet, il pourrait arriver à ses fins.
    On peut très bien faire des maths de Foucart et rectifier le tir sous la direction d'un professeur pendant un cours.
    (Exemple on peut très bien établir le volume d'un cône sans faire la convergence de l'intégrale de Rieman, et pourtant ça influe sur le résultat...)

    Je me fout de connaitre mes tables de multiplications par coeur ! Je les ai jamais apprise, et c'était volontaire (et pourtant je fais des maths). Je trouve que c'est une absurdité sans fond. Les élèves croient faire des maths alors qu'ils ne font que le robot de service !
    Bien sûr qu'il faut les "faire" parce que sinon on ne sait pas faire une multiplication, mais les apprendre par coeur est une perte de temps énorme et une grosse mascarade ! (Cf. ma première question)
    (on pourrait en profiter pour leur apprendre les nombres négatifs par exemple...)

    Encore une fois les maths lycée n'est QUE l'étude d'outils. je ne dis pas qu'il ne faut pas les étudier, mais je dis qu'il faut les utiliser ces outils.

    Pour répondre partiellement à la question que j'ai posé au début... Les maths servent à savoir utiliser ce qu'on a (outil) pour faire ce que l'on veut ! C'est le principe de l'intelligence. C'est ce pour quoi on dit que certains singes sont intelligents... ils utilisent une pierre pour casser une noix.


    PS : J'ai déjà eu mes périodes "maths de Foucart" et je comprends tout à fait ce qu'il ressent. (je voulais généraliser les dérivées x-ieme (où x est réel) de fonctions grâce à la fonction gama) Mais ce n'est pas une mauvaise chose ! On avance et on découvre. Et en général on tombe sur des vérités qui sont vraies dans certains cas... et ça nous sert plus tard.

    Bonne journée à tous !
  • Tu ne vois aucun interêt à faire des maths au lycée ? C'est marrant ça...Pourquoi on envoie les gens à l'école après tout. Pourquoi leur enseigner la philo aussi...
  • Dommage ! Matmat avait proposé quelque chose d'intéressant, et ça part en quenouille... Le bon vieux "niveau" est revenu ! Matmat, si tu veux des réponses, il faudra lancer un autre fil, celui-ci a perdu son intéret.
  • > si on ne connaît pas au moins ses
    > tables de multiplications par coeur : or même en
    > lycée très rare sont les élèves qui les
    > connaissent.

    C'est marrant ça, je n'arrete pas d'expliquer aux gens que pour réussir en maths il ne faut pas de mémoire et qu'ils développeront ainsi des méthodes pour lui suppléer. Après combien de profs (de maths) disent toujours que ceux qui sont les meilleurs élèves sont souvent incapables de restituer un théorème par coeur, mais savent le mieux l'utiliser. La mémoire devrait être banni du monde mathématique et appliquer la phrase de Galois : il faudrait que le raisonnement devienne pour eux une seconde nature (ou qqc comme ça, je ne me souviens plus précisément).
    Après bien sûr un truc que l'on utilise souvent fini par être appris par coeur.
  • Je trouve tout aussi bizarre (pour ne pas être méchant) de bannir la mémoire, tout comme l’attitude contraire.
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            -- Schnoebelen, Philippe
  • Non la mémoire ne doit pas être banni, mais un prof n'a jamais à la proner.
  • Ben si, c’est là qu’on n’est pas d’accord.
    Par exemple, un certain effort de mémoire permet de savoir ses tables, d’ajouter des fractions ou d’accorder un participe passé.
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            -- Schnoebelen, Philippe
  • > un certain effort de mémoire permet
    > de savoir ses tables, d’ajouter des fractions ou
    > d’accorder un participe passé.

    Et tu vas l'expliquer ainsi à tes élèves 4*7=28 et c'est tout tu ne vas pas leur dire ce que veut dire multiplier ? Tu vas leur apprendre que a/c+b/d=(ad+bc)/cd. Ou tu vas leur expliquer comment retrouver cette formule (et donc pourquoi). Après tu peux bien sûr leur dire qu'ils peuvent l'apprendre par coeur pour aller plus vite, mais tu ne dois pas le prôner, c'est trop dangereux.

    La mémoire doit être vu comme un outil que pour celui qui << comprend >> les choses et jamais pour celui qui ne peut retrouver une formule, après on voit trop d'élèves oublier les choses et on s'étonne de leur niveau.

    Personnellement je n'ai jamais appris quoi que ce soit par coeur en maths et c'est ce qui m'a tjs permis d'être bon et j'ai vu que plus l'élève était << mauvais >> plus il apprenait bêtement par coeur car c'est ce que son prof lui avait conseillé comme méthode.

    Il faudrait calmer chez les profs le discours du par coeur.

    Personnellement je refuse la démonstration d'un élève qui me sort qqc par coeur et ne sais le prouver et ça représente facilement 90%. Ce serait bien si l'on essayait de faire diminuer ce taux, non ?
  • Spammer,

    tu as tendance à prendre Nicolas pour un idiot, alors que c'est un prof expérimenté : bien sûr qu'il va expliquer à ses élèves ce que signifie la multiplication ou ce que signifie l'addition de deux fractions !!

    Mais, pour ne pas obliger l'élève à ré-inventer à chaque fois le feu, la roue, l'eau chaude et la relativité générale, il va leur demander d'acquérir un certain nombre de réflexes qui vont leur faciliter le travail et non pas l'obscurcir.

    Je vois des étudiants en post-bac qui ont des difficultés avec les puissances ou les fractions : ce n'est pas tant la compréhension des processus qui leur fait défaut, mais un cruel manque de pratique, qui les poussera spontanément à écrire sans réfléchir des trucs du genre $4\times 2^3=8^3$ ou, au mieux, les obligera à réfléchir très longuement pour donner $2^5$.

    Enfin, dernière remarque : quand tu dis "Personnellement je n'ai jamais appris quoi que ce soit par coeur en maths et c'est ce qui m'a tjs permis d'être bon", je trouve qu'un peu plus de modestie serait souhaitable.
  • Pour moi, la mémoire est nécessaire. J'exige de mes élèves qu'ils connaissent tous les résultats de leur cours par coeur, mais je nuance cette notion.

    Un exemple, en 1ère S, j'ai commencé cette année par le second degré: mes élèves devaient connaître tous les résultats classiques (discriminant, résolution de l'équation du second degré, factorisation d'un trinome du second degré, allure de la courbe représentative etc). Pourquoi? Lorsqu'un élève est confronté à un exercice difficile, s'il ne connaît pas les résultats qui sont à sa disposition, il aura bien plus de mal à résoudre l'exercice! On ne va pas leur demander de réinventer le second degré à chaque fois, ni leur demander de retrouver la méthode de résolution d'une équation du second degré à chaque fois!
    C'est la même chose pour les règles de calcul: les élèves doivent (pour moi, tout cela n'engage que moi et je ne fais que donner mon avis) connaître parfaitement les opérations sur les fractions, les puissances etc. Cela doit être un automatisme pour que, lorsque l'élève se trouve face à un exercice "calculatoire", les difficultés calculatoires ne s'ajoutent pas aux autres difficultés de l'exercice.

    Par contre, j'ai dit que je nuançais cette notion: il y a des choses que j'estime inutiles de connaître par coeur. Pour reprendre l'exemple du chapitre sur le second degré, j'interdis à mes élèves de me ressortir directement la formule qui donne la forme canonique. Dans un autre ordre d'idée, je leur déconseille d'apprendre par coeur la formule de la médiane (chapitre sur le produit scalaire). Dans ces cas précis, je leur propose plutôt de retenir la méthode générale et de retrouver le résultat en une ou deux minutes sur brouillon, à chaque fois qu'ils veulent s'en souvenir.

    Je n'ai donc pas une position "extreme" si je puis dire: je suis pour le par coeur, mais pas tout le temps :)

    Pour Spammer: pour moi, il faut connaître ses tables de multiplication par coeur mais aussi bien sûr "expliquer" la multiplication aux élèves. Le par coeur n'empêche pas la compréhension.
  • Ah, tout à fait ce que je voulais dire Aleg... sauf que tu le dis beaucoup mieux que moi!
  • N'exagérons rien, Wald, tu le dis tout aussi bien.
    En tous cas, deux interventions à quelques secondes d'intervalle pour dire quasiment la même chose, d'aucuns vont crier au complot !! :)
  • Bon, juste une petite parenthèse pour clarifier et surtout remercier ceux qui m'ont aider.

    Un grand merci donc à AlexB, CQFD, amalfi, GERARD ( coucou ), alasese, Eric Chopin, bs, Tot.le.zero pour leur idées.

    Je ne vais pas me lancer dans le débat d'idée mais essayer de clarifier ce que je vais faire et après vous pourrez continuer de juger de ce qu'il faut faire avec nos élèves.

    Pour cette ( fin d') année, j'ai décidé de faire 2 ou 3 exposés-test ( sur mon temps libre et sur le temps libre des élèves intéressés ) d'une heure 30 à 2h.
    Si je trouve cela concluant et si l'administration me suit ( et ce sera le cas ), je le ferai régulièrement l'année prochaine en étant payé.
    Bref, ce sera une sorte de club, qui n'a pas pour but de faire progresser scolairement mes élèves mais de satisfaire leur curiosité.
    Il y aura des réussites ( c'était le cas pour le million à payer ) et il y aura des echecs...

    Voilà, je pense qu'il y a maintenant plein de nouveaux trolls à lancer :
    les heures d'un prof
    les bons et les mauvais profs
    l'administration
    l'argent public qui fout le camp ( les clubs )
    le temps libre des jeunes
    leur manque de curiosité...
    les bons et les mauvais élèves
    ;-)
  • Spammer écrivait:

    > Et tu vas l'expliquer ainsi à tes élèves 4*7=28 et c'est tout tu ne vas pas leur dire ce que veut dire multiplier ?

    Les procès d’intention, c’est mal. Très.

    > Tu vas leur apprendre que a/c+b/d=(ad+bc)/cd.

    Non, ce n’est pas au programme de collège, mais certains élèves trouvent la formule (sans les lettres, avec des nombres).

    > Ou tu vas leur expliquer comment retrouver cette formule (et donc pourquoi).

    Je ne leur parle pas de cette formule, je leur explique ce que veut dire « mettre au même dénominateur », c’est-à-dire trouver une unité commune.

    > Après tu peux bien sûr leur dire qu'ils peuvent l'apprendre par coeur pour aller plus vite, mais tu ne dois pas le prôner, c'est trop dangereux.

    On doit le savoir par cœur dans les classes de lycée, par exemple.

    > La mémoire doit être vu comme un outil que pour celui qui << comprend >> les choses et jamais pour celui qui ne peut retrouver une formule, après on voit trop d'élèves oublier les choses et on s'étonne de leur niveau.

    Seulement, pour comprendre, il faut déjà avoir assimilé deux ou trois choses, maitrisées par cœur, justement.

    > Il faudrait calmer chez les profs le discours du par coeur.

    Il faudrait te calmer sur les procès d’intentions.

    > Personnellement je refuse la démonstration d'un élève qui me sort qqc par coeur et ne sais le prouver et ça représente facilement 90%. Ce serait bien si l'on essayait de faire diminuer ce taux, non ?

    Et tu peux justifier ce pourcentage ?
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • > On doit le savoir par cœur dans les classes de
    > lycée, par exemple.

    Mais c'est quoi ce délire ?
  • Que peut faire un élève de TS sans savoir ajouter des fractions, y compris dans des cas un peu plus techniques (fractions rationnelles, racines carrées) ?
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
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