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MATHÉMATIQUE

Un essor prodigieux

On ne peut assigner ni commencement ni fin à l'histoire de la mathématique. La mathématique prend naissance dans l'esprit, mais de qui et quand ? Impossible de savoir quel hominidé a commencé à compter, ou au moins à distinguer un de deux ou de plusieurs, ou bien a commencé à distinguer entre arrondi et anguleux, ou entre ligne, surface et volume ! Entre le nombre et la forme, il n'est guère possible de dire laquelle de ces notions, l'une algébrique et l'autre topologique, fut la première à commencer d'émerger dans l'esprit humain ou préhumain. Sans doute peut-on néanmoins faire l'hypothèse que l'idée de compter (ses doigts, les personnes de son groupe, des animaux rencontrés...) a pu naître très tôt, avant même celle d'écrire. Quant à atteindre un jour une fin, un achèvement de la mathématique en tant que discipline, c'est impossible. D'une part, certaines théories mathématiques nouvelles peuvent être développées avec divers systèmes d'axiomes dans le cadre de logiques variées et d'autres structures peuvent être inventées ; d'autre part, il restera toujours des questions ou des problèmes que personne ne pourra résoudre, en particulier en calcul numérique : par exemple, est impossible à réaliser effectivement tout calcul qui nécessiterait plus de temps que l'âge qu'aura l'Univers lorsqu'il disparaîtra (il semble qu'il ait actuellement environ 13,7 milliards d'années, soit environ 4,3.1017 secondes – rappelons que le nombre 10n s'écrit en base dix avec n + 1 chiffres, à savoir le chiffre 1 suivi du chiffre 0 répété n fois), ou qui concernerait un nombre qui s'écrirait (dans une base de numération permettant à un humain ou à un ordinateur de faire des calculs) avec un nombre de chiffres supérieur au nombre de particules élémentaires de la partie de l'Univers utilisable pour une telle écriture. Le nombre d'atomes de l'univers est estimé à 1080 ; le nombre de parties possibles au jeu de dames est environ 1032, aux échecs 10128, au go 10172. Certains grands nombres ont des noms particuliers : gogol (10100), asankhyeya (10140), centillion (10600), millillion (106 000), millimillillion (106 000 000), gogolplex (10 puissance un gogol), gogolplexplex (10 puissance un gogolplex). Le fait que l'on puisse inventer des noms, et surtout des écritures, pour désigner des nombres entiers naturels très grands et que l'on puisse en donner certaines propriétés n'implique donc pas que l'on puisse faire sur eux des calculs effectifs. Ainsi, n  ! (lu « factorielle n ») désignant le produit du nombre entier naturel n par tous les nombres entiers naturels non nuls qui lui sont inférieurs, son calcul exact demande n – 2 multiplications et devient impossible lorsque n est très grand. Toutefois, la formule de Stirling, selon laquelle

lorsque n est grand (e étant la base des logarithmes népériens : e ≃ 2,718 28 ; et π ≃ 3,141 59), et la théorie des logarithmes, permettent de calculer des valeurs approchées de n ! et de son nombre de chiffres en base dix lorsque n est très grand. Par exemple, le calcul exact de 10 000 ! et son écriture en base dix sont facilement réalisables par un ordinateur : 10 000 ! ≃ 2,846.1035 659 et 10 000 ! s'écrit donc en base dix avec 35 660 chiffres et est compris entre un millillion et un millimillillion. Mais le calcul de (10 000 !) ! demanderait (10 000 ! – 2) ≃ 2,846.1035 659 multiplications, et son écriture en base dix exigerait environ log10 ((10 000 !) !) ≃ 1,01.1035664 chiffres. Donc
. Écrit en base dix, ce grand nombre, qui est supérieur à un gogolplex, se termine par de nombreux 0, mais nous ne pourrons jamais l'écrire effectivement en base dix (ce qui, d'ailleurs,[...]

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Écrit par

  • : diplômé en sciences de l'éducation, mathématique, économie, philosophie, ethnologie et bibliothéconomie

Classification

Pour citer cet article

Jean-Marie PRUVOST-BEAURAIN. MATHÉMATIQUE [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Média

Enseignement des mathématiques, N. Berline - crédits : Encyclopædia Universalis France

Enseignement des mathématiques, N. Berline

Autres références

  • ABEL PRIX

    • Écrit par Universalis, Jean-Marie PRUVOST-BEAURAIN
    • 938 mots

    Le prix international Abel pour les mathématiques, décerné depuis 2003, est la plus haute distinction dans cette science.

    Oscar II, roi de Suède et de Norvège, avait proposé en 1902 d'instituer ce prix en l'honneur du mathématicien norvégien Niels Henrik Abel (1802-1829), mais cette...

  • SULLIVAN DENNIS (1941- )

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 837 mots
    • 1 média

    Le mathématicien américain Dennis Sullivan est en 2022 le lauréat du prix Abel, décerné chaque année depuis 2003 par l’Académie norvégienne des sciences pour couronner l’œuvre d’un mathématicien particulièrement novateur. Selon l’Académie, Sullivan est distingué « pour ses contributions fondamentales...

  • PRIX ABEL 2021

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 1 014 mots
    • 2 médias

    Le prix Abel, qui distingue chaque année un ou plusieurs mathématiciens pour leurs contributions exceptionnelles au développement des mathématiques, a été décerné en 2021 au Hongrois László Lovász et à l’Israélien Avi Wigderson. Dix-neuf ans après la création de ce « prix Nobel des...

  • PRIX ABEL 2020

    • Écrit par Jean-François QUINT
    • 1 824 mots
    • 2 médias

    Le prix Abel 2020 a été attribué conjointement à Hillel Furstenberg et Gregory Margulis « pour l'utilisation visionnaire de méthodes issues de la théorie des probabilités et de celles des systèmes dynamiques en théorie des groupes, théorie des nombres et combinatoire ».

    Hillel...

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Voir aussi