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THEOREME ?
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Autor(en):
Young, Gr. Ch.
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Objekttyp:
Article
è)
Zeitschrift:
L'Enseignement Mathématique
SC.
au 252
Band (Jahr): 25 (1926)
Heft 1:
L'ENSEIGNEMENT MATHEMATIQUE
PDF erstellt am:
16.07.2014
Persistenter Link: http://dx.doi.org/10.5169/seals-20689
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THÉORÈME ?
Autor(en):
Young, Gr. Ch.
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Article
Zeitschrift:
L'Enseignement Mathématique
Band (Jahr): 25 (1926)
Heft 1:
L'ENSEIGNEMENT MATHÉMATIQUE
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: COMMENT A-T-IL TROUVÉ SON THEOREME ?
Mme Gr. Ch. Youne (Lausanne).
Il fut un temps..... Vingt-cinq siècles ont passé depuis.
Il y avait une grande ville... On commence maintenant a la
déterrer en la dépouillant des amas de sable qui l’ont ensevelie:
Babylone.
Un grand jeure homme tient dans ses mains un petit cône,
arrondi au sommet. Il vient de déchiffrer, avec l’aide d’un vieux
mage, l’inscription cunéiforme taillée dans la pierre verte qui
forme la substance du cône:
«UNE
MANEH,
POIDS
ETALON,
MEROACH - SAR - ILANI;
NABUCHADNEZZAR,
ROI
COPIE
DE
PROPRIETE
DU
POIDS
BABYLONE,
FILS
DE
QUE
DE
NABUPOLASSAR, ROI DE BABYLONE, A FAIT FAIRE,
EN CONCORDANCE EXACTE AVEG LE POIDS DU DIVIN
DUNGI, ROI D'AUTREFOIS ».
Et voici que, tenant dans ses mains le poids renversé, le
Jeune homme fixe la base elliptique. Le mage parle:
« Regarde cette courbe, Pythagore, elle est sacrée. C’est moi
qui
ai fourni le dessin d’après lequel on l’a taillée. Voici comment
_
je Vai fait. Je t’ai déjà enseigné comment on divise une corde
de trois pieds de longueur en 12 segments égaux. Voici une
corde: les deux bouts sont pourvus de nœuds et les divisions
marquées en noir sur le fond blanc de la corde. Seulement cette
corde est dix fois plus grande que celle que j'avais employée
pour mon dessin. »
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« Eh bien; je transperce les nœuds avec un clou; puis laissant
deux des points noirs, je fixe le troisieme, de facon a tendre ces
trois segments de la corde. Enfin je passe au huitiéme point noir,
et, tendant la corde, je la fixe. Voila deux lignes contenant un
angle droit, la plus petite a la longueur d’un pied, et la plus
|
longue la dépasse d’un tiers. »
«Le triangle que voici est un symbole sacré. Les côtés comprennent respectivement 3, 4 et 5 des segments égaux. Ces
nombres sont puissants. Leur puissance se montre dans leurs
ibdi
|
9 ibdi 3
16 ibdi 4
25 ibdi 5
et 25 se décompose en 16 plus 9. »
«C'est sur la base de ce triangle sacré que j'ai construit
Povale. Les lignes je les trace avec un stylet fin. Enlevant notre
troisième clou, je répète notre construction de l’autre côté.
Les deux triangles sacrés que voici ont en
commun
le
côté
mesurant un pied de long et leurs bases, plus longues d’un tiers,
sont en ligne droite. Sur celle-ci je marque deux points, les foyers
dont partiront les rayons qui traceront notre courbe. Pour les
trouver, je déplace provisoirement le clou de la huitième à la
septième place et je m’en sers pour transpercer les points en
question. Remplaçant ce clou à la huitième place, je le fixe au
second foyer. Alors j’enleve le premier clou, avec lui je transperce le second foyer, puis, tendant avec mon stylet la partie
L’Enseignement mathém., 25e année, 1926.
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la plus longue de la corde, entre les deux foyers, je trace la
courbe. Mais regarde
!
«Ce n’est pas moi qui ai fait cette découverte. La tradition
en a été conservée dans notre temple pendant des siècles et
des siècles. Je ne fais que te la transmettre: utilise-la ! »
C'est là la première scène. Je ne l’ai imaginée qu’en partie.
Le petit cône existe encore, vous pouvez le prendre en main au
British Museum à Londres. Il a souffert du temps et, d’autre
part, il va sans dire qu’à cette époque reculée l'exactitude dans
la construction de modèles laissait à désirer. J’ai examiné la
base de ce cône, il y a à peine quinze jours. Lorsque j’al
mesuré le grand axe et le petit axe pour vérifier s’il s’agit vraiment
d'une ellipse, j'ai reconnu,
à mon grand étonnement,
le triangle cosmique dont je vous ai déjà parlé à l’occasion de
mon étude sur le nombre nuptial de Platon. Je me sus alors
souvenu que Moritz Cantor, dans son Histoire des mathématiques, prétend qu'il serait difficile de rejeter complètement
la tradition relatée par Strabon et Jamblique, que Pythagore
aurait séjourné, non seulement en Egypte, le Deutschland de
ces temps-là, mais aussi à Babylone.
La scène change. .
Dans la colonie dorienne de Crotone, qui occupait l’extrémité
du golfe de Tarente dans l'Italie méridionale, Pythagore a
fondé un institut, où il demeure avec ses disciples. Au début,
c'était plutôt une institution religieuse et morale. Pythagore
avait réussi dans son premier but, celui d’arracher la jeunesse
à la volupté et à la débauche qui menacait l’avenir de la race.
Ici à Fribourg, on est tenté de comparer l’activité de la société
pythagoricienne à celle de la remarquable société fondée mille
Un des moyens employés par
ans plus tard par Ignace de Loyola.
toutes les deux pour combattre le vice, c’est l’&tude de la science
pure, et Pythagore se promène au bord de la Méditerranée,
méditant sur les mystères fondamentaux des nombres. « Tout
est nombre!» C'était sa doctrine primitive.
En Egypte, Pythagore avait étudié les mathématiques,
science encore fort embryonnaire, enseignée en secret par les
prêtres. Ce n’étaient que des règles très élémentaires et quelque-
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fois fausses, des relations arithmétiques et géométriques, employées tantôt dans le culte, comme symboles, tantôt dans la
vie pratique. Une vue générale des nombres et des grandeurs
n'existait pas. Un document fort ancien, conserve par Proclus,
|
nous dit cect:
« Pythagore fit, des recherches effectuées dans cette branche
de la connaissance, une vraie science, en considérant d’un point
de vue plus élevé ses fondements, et en approfondissant les
théorèmes d’une façon plus abstraite et plus intellectuelle. »
C'est Pythagore qui. formula clairement des distinctions
générales, telles que
Unité — Pluralité,
Pair — Impaır,
Nombre premier — Nombre composé,
et ceci non seulement sans papier, crayon et encre, mais encore
sans un système méthodique de notation. En effet, les symboles
numériques employés en Egypte, et que nous trouvons encore
gravés sur la pierre ou peints sur le papyrus, permettent l’idenà l'élaboration
tification des nombres, mais ne se prêtent pas
d’une théorie. Quant au système précieux de notation sexagésimale pratiqué à Babylone, il n’a pas pénétré en Europe; il
y aurait lieu, à ce propos, de parler de la rétrogression dans la
civilisation.
On se figure que Pythagore employait une méthode qu'il
avait lui-même inventée.
Il se servait habituellement de sa
canne pour faire des trous dans le sable pour représenter les
nombres. Ou bien, à en juger par une phrase d’Aristote, il se
servait a cet effet de cailloux. En tout cas cette derniére méthode
a donné lieu à des expressions qu’on trouve, l’une, dans Plutarque,
« maladroit avec les cailloux »,
c’est-à-dire incapable de faire un calcul, et l’autre, dans Hérodote,
«raisonner avec les cailloux »,
c'est-à-dire calculer.
Une rangée de trous en ligne droite représentait un nombre.
Un trou ou un caillou c’était l'unité, le principe du nombre,
mais d’après ce point de vue, qui subsista en Grèce pendant des
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siècles, l’unité elle-même n’était pas un nombre. Quelquefois
cependant, elle semblait jouer le rôle d’un nombre, mais d’un
nombre exceptionnel, anarchiste. Ce n’est qu’en se servant de
cette méthode de représentation que je m'explique le mot
énigmatique, beaucoup discuté, que Punité est à la fois paire et
impaire. Le trou unique peut être regardé comme une figure
symétrique ou asymétrique.
Les dessins
symétriques
correspondent aux nombres pairs, les asymétriques aux impairs.
Dans une de ces formes pythagoriciennes les trous étaient
rangés de chaque côté sur deux lignes perpendiculaires l’une à
l’autre. Tout nombre impair comprenait le trou au point d’intersection des deux lignes. Une figure de ce genre rappelait à Pythagore un instrument de précision d’origine babylonienne employé
en Egypte dans différents buts, le GNOMON, et le nombre
ainsi représenté, il le nomme nombre gnomon. Pour nous, c'est
le nombre impair général 2n + 1, n correspondant au nombre
de trous se trouvant de chaque côté du sommet.
Revenant sur ses pas, Pythagore retrouve une de ces figures.
D’un coup d’œil, il y voit la moitié d’un contour du carré.
Vite, il complète le tableau, enfoncant tour à tour, à droite et à
gauche, sa canne, et apercevant toujours dans son imagination
les trous encore à faire. C’est additionner des gnomons l’un
après l’autre,
9 +7+5 +8 +14
—
25
pour en faire un carré.
La figure achevée, il la voit dans toute sa généralité. Il en tire
la formule
qui
permet
d'identifier la
somme
de
n premiers
nombres impairs, commençant par l’unité comme principe avec
‚de nombre carré ou, comme s'exprimait Pythagore, égal- fows-égal :
Lead. . + (Qn —1) = nn
En même temps Pythagore reconnait dans les mots d’Aristote
«qu’un carré, quand on l’entoure d’un gnomon, est aggrandi,
mais ne change pas de forme ».
|
4.4 +9
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DE PYTHAGORE
Cette première relation — nous avons vu — Pythagore
l'avait déjà rencontrée, soit à Babylone, soit en Egypte, où elle
jouait un rôle important dans la doctrine ésotérique en symbolisant l’union mystique de l’éternel féminin avec l'éternel mase ee
culin. L’aire du triangle sacré, qui est 6, produit du premier
nombre dit masculin avec le premier féminin, symbolise le
mariage. ISIS et OSIRIS se cachent sous les symboles des côtés,
tandis que l’hypoténuse représente leur enfant HORUS. Le
triangle lui-même, par une synthèse, devient le symbole de
l’ordre de Punivers.. Pythagore introduisit le mot
KOSMOS. Ce triangle,
distinctif
c'est le triangle cosmique, l'ellipse de
Babylone, je Vappelle Pellipse cosmique.
Les nombres carrés constituent un cas spécial de ce que
Pythagore nommait nombres plans, produit de deux facteurs,
qui, dans ce cas particulier,
disaient,
sans
doute
selon
sont égaux. Les Pythagoriciens
l’enseignement
du
maitre,
qu’en
engendrant son carré, un nombre « devient plan », en engendrant
son cube il «devient solide». L'égalité
3.3 + 4.4 = 5.5
disait, qu’en devenant plans, les côtés équivalaient ensemble à
l’hypoténuse, qu'ils lui étaient égaux en puissance. HORUS
valait
en puissance ses parents ensemble, ce qui disait pour les initiés
que la nature humaine est la somme du divin et du naturel.
Mais
ce
n’est
pas
de
ces
interprétations
mystiques
que
Pythagore s’occupe au moment où nous le considérons. En
_ mathématicien, il ne pense qu’à généraliser les faits qu'il vient
de découvrir. Ce qui le passionne, c'est qu'il voit un cas spécial
dans sa relation
nn = {n—1{).in — 1) — (Qn —1),
le nombre 9 étant à la fois égal-fois-égal et gnomon. Et il prévoit
que chaque fois qu’un nombre a simultanément ces deux forn.es,
on aura une relation semblable entre trois nombres devenus
plans.
Or, le nombre gnomon, c’est le nombre impair quelconque.
Il fallait donc prendre un nombre carré impair quelconque, le
représenter, comme ici le nombre 9, par un gnomon, et compléter
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le carré. Le nombre de trous à faire pour le côté
saute aux yeux, c’est la moitié des trous dans
du petit carré
le gnomon moins un.
Heron dans le premier siècle de notre ère et Procl
us au cinquième nous racontent que cette règle génér
ale est une des
découvertes de Pythagore. Nous la représentons par
la relation
m? —
2
4\2
—
m?
+
=
4°
—
2
?
où m est un nombre impair quelconque.
Pythagore se met à étudier les cas particuliers de sa
découverte. Le premier après celui dont il était parti
serait m = 5,
et il a
|
9.9 + 12.12 = 13.13
25 + 144 = 169
Mais cette égalité en puissance de 13 avec 5 et
12 ensemble,
est-ce
que cela résulte,
comme dans le cas cosmique,
du fait
qu'un triangle rectangle, de côtés 5 et 12 aurait l’hypoténu
se 13 ?
Pythagore pose sa.canne et l’enfonce dans le sable pour
tracer
une rigole en ligne droite. Puis, la reprenant à la main,
il enfonce
la pointe dans le sable pour marquer dans la rigole treize trous
équidistants. Il désigne les trous extrêmes A et B,
et, partant
de B, il trace une seconde rigole, perpendiculaire à la premiè
re,
et il y fait cinq trous aux mêmes distances qu'auparav
ant. Le
dernier trou, il le désigne par T. Enfin il trace une troisième rigole
entre A et I’. Celle-ci contiendra-t-elle précisément 13 trous
?
Il le semble; il y fait en effet 13 trous. Mais est-il sûr de l’exactitude de ce qu'il voit ?
|
Il est plus facile de reconnaître à vue d’œil légalité que
le
rapport, et, en guise de contrôle, Pythagore fait un trou
supplémentaire A au delà de B dans la première rigole. Le triangle
ATA est-il isocele ? Vraiment il en a Pair, au moins. Mais si
cela est vrai, on devrait pouvoir le démontrer.
Il regarde le petit triangle rectangle BTA de côtés 1 et 5:
et se souvenant de la proportion
il continue sa rangée de trous dans l’autre direction au-dela de A,
en ajoutant 13 trous, pour faire une rangée de 26 trous, avec
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A au milieu, un à droite et 25 à gauche de B; le dernier trou il
le désigne par E. Le grand triangle rectangle EBI ne differe
donc du petit triangle rectangle BAT que dans ses dimensions,
celles-là étant 5 fois plus grandes que celles-ci. Les angles sont
donc les mémes dans les deux cas,
EVB
et
BEI
TAB,
et
Bra.
Par conséquent l’angle ETA est la moitié de la somme des
angles de la figure entière ETA; il est donc un angle droit, car
Pythagore n’ignore pas que la somme des angles d’un triangle
est égale à deux angles droits, théorème énoncé cent ans auparavant par le sage Thales, celui qui disait « Connais toi-méms
»!
A ce point Pythagore voit que sa démonstration est complete;
car ce même Thales avait aussi démontré que le cercle ayant pour
diamètre
l’hypoténuse
d’un triangle
rectangle,
passe
par
le
sommet de l’angle droit. Par suite AA = AE = AT. Eureka!
AT contient en effet 13 trous! Voilà la démonstration qu'il
cherchait, et comme elle est simple! Pythagore convaincu de
la généralité de son théorème applique en un clin d’œil le même
raisonnement au triple 7, 24, 25 et à 9, 40, 41.
Au lieu de la proportion 1:5 = 5: 25, il n’a qu’une proportion
de la même forme. Pour nous cette proportion est
1i:in=n:n?,
car dans la série de triples découverte par Pythagore
|
n, (n2 — 1)/2, (n? + 1)/2
les deux derniers nombres différent toujours d’une unité.
Quel beau résultat! Avec l’impétuosité du génie, Pythagore
l’&nonce dans toute sa généralité:
«Dans un triangle rectangle,
le
carré
de
Vhypoténuse est
égal à la somme des carrés sur les deux côtés ».
Je vous ai raconté comment il me semble que Pythagore doit
avoir trouvé son théorème. Il ne tarda pas à s’ apercevoir que
sa démonstration primitive n’était pas applicable sans autre
au cas le plus général. L'évolution d’une démonstration générale
et même d’une centaine de démonstrations, appartient, comme
dirait Rudyard Kipling «to another story »