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Dessins et plans | Géométrie des nombres | Carré | Cercles | Aires (surfaces) | Pyramides (géométrie) | Nombres transcendants | Pi (le nombre) | Aires (surfaces) -- Mesure | Polygones | Images mentales | Surfaces (mathématiques) -- Volumes | Jeux arithmétiques | Imagerie (psychologie) | Johann Faulhaber (1580-1635) | Gnomonique | Nombres non-rationnels | Cube | Abu Bakr Muhammad ibn al-Hasan al- Karaji (....-1019 ?) | Nombres cardinaux | ...
Calcul de l'aire du cercle avec Géogébra. Source : http://data.abuledu.org/URI/51e4dfeb-calcul-de-l-aire-du-cercle-avec-geogebra

Calcul de l'aire du cercle avec Géogébra

Calcul de l'aire du cercle avec Géogébra : rayon x demi-circonférence. On déduit d’une propriété analogue pour les polygones réguliers que l’aire d’un cercle égale son demi-périmètre multiplié par son rayon. le périmètre du polygone est à peu près 2πr alors qu’en redistribuant les triangles formés on remarque que son aire est à peu près πr2. Pour formaliser le « à peu près » il faudrait faire tendre le nombre de côtés du polygone vers l’infini, ce qui illustre déjà la nature « analytique » de π.

Carré d'un nombre triangulaire. Source : http://data.abuledu.org/URI/529c3dfd-carre-d-un-nombre-triangulaire

Carré d'un nombre triangulaire

Démonstration géométrique de la formule donnant le carré d'un nombre triangulaire, égal à la somme des premiers cubes parfaits : le carré du nième nombre triangulaire est égal à la somme des n premiers cubes. L'illustration géométrique permet de se convaincre de la véracité de ses propositions. L'aire de la zone orange de la figure est appelée nombre gnomonique. Elle est constituée de deux rectangles de base 4 et de côté le nombre triangulaire d'indice 4, c'est-à-dire 10. Ces deux rectangles se recoupent sur un carré de côté 4, on en déduit que l'aire orange est égale à 5 x 4 x 4 - 4 x 4, ou encore 43. Ce raisonnement est valable sur chaque nombre gnomonique, l'aire du carré de côté le nombre triangulaire d'indice 4 est égal la somme des 4 premiers cubes. De cette démonstration d'Al-Karaji, on déduit la première proposition.

Encadrement de PI par Liu Hui. Source : http://data.abuledu.org/URI/51e4e301-encadrement-de-pi-par-liu-hui

Encadrement de PI par Liu Hui

Représentation de l'encadrement de π par Liu Hui. Si les calculs pratiques peuvent se faire avec une bonne précision en utilisant la valeur 3,14 comme approximation de π, la curiosité des mathématiciens les pousse à déterminer ce nombre avec plus de précision. Au IIIe siècle, en Chine, Liu Hui, commentateur des Neuf chapitres, propose comme rapport entre le périmètre et le diamètre la valeur pratique de 3 mais développe des calculs proches de ceux d’Archimède mais plus performants et fournit une approximation de π de 3,1416.

Nombre pyramidal carré 30. Source : http://data.abuledu.org/URI/529c3fd6-nombre-pyramidal-carre-30

Nombre pyramidal carré 30

Représentation graphique du nombre pyramidal carré 30 = 1²+2²+3²+4² = 1+4+9+16.

Nombres trangulaires. Source : http://data.abuledu.org/URI/529c3b00-nombres-trangulaires

Nombres trangulaires

La somme de deux nombres triangulaires consécutifs forme un carré parfait.

Nombres triangulaires. Source : http://data.abuledu.org/URI/529c3b53-nombres-triangulaires

Nombres triangulaires

Somme de quatre nombres triangulaires (pair) : le nombre triangulaire d'indice n est somme de quatre nombres triangulaires. Ceci est vrai quelle que soit la parité de l'indice n. En effet, u14 est la somme de trois fois u7 et de u6 et u15 est la somme trois fois u7 et de u8.

Représentations linéaires de nombres. Source : http://data.abuledu.org/URI/51d84fb0-representations-lineaires-de-nombres

Représentations linéaires de nombres

Plusieurs exemples de représentations linéaires de nombres, 1892-1893. Source : Popular Science Monthly, Volume 42, "Number forms", par G. T. W. Patrick, professeur de philosophie à l'université d'Iowa.

Somme de huit nombres triangulaires. Source : http://data.abuledu.org/URI/529c3c21-somme-de-huit-nombres-triangulaires

Somme de huit nombres triangulaires

La somme de huit fois un nombre triangulaire et de un est un carré parfait.

Somme de quatre nombres triangulaires (impair). Source : http://data.abuledu.org/URI/529c3bcc-somme-de-quatre-nombres-triangulaires-impair-

Somme de quatre nombres triangulaires (impair)

Somme de quatre nombres triangulaires (impair).

Somme des carrés. Source : http://data.abuledu.org/URI/529c3f36-somme-des-carres

Somme des carrés

Un exemple de preuve sans mots à propos de la somme des premiers carrés : chacune des trois pyramides a pour volume la somme des carrés de 1 à n (n=4 dans cette illustration) ; le parallélépipède final est de côtés n, n+1 et n+1/2. Ce résultat se généralise pour la somme des n premières puissances strictement positives. Cette somme porte le nom de formule de Faulhaber. Johann Faulhaber (1580-1635) est un mathématicien allemand qui collabora avec Kepler.