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Le Frido 2026 est disponible

Le Frido est un livre libre (licence FDL) de mathématique qui reprend l’ensemble de la mathématique depuis la construction des entiers jusqu’à tout ce qu’on peut placer à l’agrégation : probabilités, distributions, anneaux, groupes, géométrique, etc.

Sommaire

Tout en un

Une particularité du Frido est d’être «tout en un». Un seul livre (PDF de 3000 pages) qui contient toutes les matières : algèbres, analyse, probabilités, etc.

L’intérêt est de pouvoir citer les théorèmes d’algèbre linéaire utilisé en analyse, de mesure utilisée en probabilité, etc.

Un enchaînement particulièrement long et interdisciplinaire est la chose suivante.

  1. Définir une rotation comme composée de deux symétries axiales.
  2. Définir les fonctions trigonométriques par leurs séries.
  3. Définir les applications linéaires et leurs matrices associées.

À partir de là, montrer que la matrice d’une rotation a la forme qu’elle a avec ses fonctions trigonométriques.

Nouveautés 2026

Cauchy-Lipschitz analytique

Le gros morceau de cette année est le théorème Cauchy-Lipschitz analytique en passant par Cauchy-Lipschitz holomorphe. Je suis convaincu qu’on peut faire sans passer par les fonctions holomorphes. En cherchant le label THOooZEBOooQJOSQj dans le PDF, vous trouverez une démonstration quasiment complète sans passer par les fonctions holomorphes. À mon avis le bout qu’il manque est juste un peu de combinatoire qui m’échappe. Si vous connaissez des choses à ce propos, n’hésitez pas à répondre à l’une ou l’autre de ces questions qui sont (je crois) équivalentes :

https://math.stackexchange.com/questions/5111835/analytic-map-on-the-banach-x-times-y
https://math.stackexchange.com/questions/5113042/analytic-picard-lindel%C3%B6f-theorem

Note : j’ai déjà demandé à de l’IA sans succès (mais c’était il y a quelque mois). Je n’ai rien contre une démonstration générée par IA, mais comme je l’explique ici, j’ai quelque chose contre « j’ai demandé à l’IA et voici le résultat ». Si vous me proposez une démonstration par IA, soyez sûrs de la comprendre d’un bout à l’autre dans tous les détails. Sinon, ça ne me sert à rien. Quand les IA font des fautes, c’est toujours subtil — et on ne les découvre que via une lecture très attentive de chaque ligne.

Groupe symétrique

Démonstration de la décomposition en cycles des éléments du groupe symétrique.

Problèmes d’ordre

L’ordre des chapitres dans le Frido est l’ordre logique mathématique, et non l’ordre pédagogique. Les théorèmes se démontrent uniquement avec des théorèmes démontrés plus haut. Du point de vue de \LaTeX, les \ref pointent toujours vers des \label plus haut. C’est une grosse contrainte.

Quelques exemples de dépendances qui m’ont fait déplacer des parties cette année ?

En théorie des groupes, la formule des classes demande les rationnels, les rationnels sont le corps des fractions, donc demande les anneaux.

Le symbole de sommation demande de savoir la décomposition en cycles des permutations (groupe symétrique) pour montrer que la somme ne change pas si on change l’ordre de sommation; la décomposition en cycles demande le théorème de Lagrange qui demande les rationnels et donc les anneaux. Les anneaux demandent le symbole de sommation pour écrire le terme général d’un idéal engendré par une partie.

Il faut donc découper la partie sur les anneaux en plusieurs parties. Quant au symbole de sommation, sa définition est découpée en plusieurs parties en fonction du niveau de généralité.

Tout cela pour dire que le Frido n’est pas arrangé par ordre pédagogique et encore moins par ordre de difficulté. Le principal déterminant à l’ordre et au découpage des chapitres est l’impossibilité de faire des références vers le bas.

Avant 2026, j’étais parvenu à mettre la construction des entiers, rationnels et réels dans le même chapitre avec seulement ce qu’il fallait d’anneaux pour dire que les rationnels sont le corps des fractions des entiers. Maintenant que je me suis rendu compte des boucles de dépendances dont je parle plus haut (parce que j’ai démontré la décomposition en cycles), j’ai décomposé en plus de chapitres.

  • entiers relatifs (les naturels sont admis)
  • groupes
  • anneaux
  • rationnels et réels

Partition de l’unité

Il y avait trop d’énoncés différents sans démonstration. Il reste maintenant deux théorèmes : un qui donne une partition de l’unité subordonnée à des ouverts et un autre spécifique dans le cas des compacts. Le deuxième est démontré; la démonstration du premier est dans mon interminable liste de choses à faire.

Neutralité en moyenne

Lorsque je dois écrire «La personne qui lit doit rester attentive», j’écris

\randomGender{Le lecteur}{La lectrice} doit rester \randomGender{attentif}{attentive}. 

avec la macro :

\newcounter{rndgendercont}
\newcommand{\randomGender}[2]{%
    \setcounter{rndgendercont}{%
        \numexpr\value{chapter}+\value{numtho}\relax%
    }%
    \ifthenelse{\isodd{\value{rndgendercont}}}{#1}{#2}%
}

En gros, ça donne masculin ou féminin au hasard. Plus précisément, ça donnera masculin si la somme entre le numéro du chapitre et le numéro du dernier théorème énoncé est pair et féminin si impair.

La nouveauté 2026 est de faire « chapitre+théorème ». Avant, je faisais « numéro de page+théorème », et j’ai eu des problèmes avec une phrase qui passait d’une page à une autre—et donc une incohérence entre deux appels à randomGender.

Indépendance de variables aléatoires

Définition de l’indépendance d’une famille quelconque d’évènements. Définition d’un \pi-système et lien avec l’indépendance de tribus.

Algèbre

… rien cette année. Étonnamment, cette année, aucun énoncé supplémentaire de la forme «Dans un anneau XXXX, tout élément/idéal YYYY est ZZZZ» n’a été démontré.

Pourtant je suis certain qu’il y en a encore plein qui manquent.

LaTeX et encodage

On a discuté de l’encodage des accents dans les URL.

L’objectif aurait été de faire fonctionner une macro \myurl permettant d’écrire

\myurl{https://fr.wikipedia.org/wiki/Idéal_premier}

Et franchement, ça n’a pas été un succès.

J’ai déjà fait des choses comme

\documentclass[a4paper,11pt]{book}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{hyperref}
\usepackage{xstring}

% Encode certains caractères UTF-8 pour l’URL
\newcommand{\MakeUTFPerCent}[1]{%
  \def\result{#1}%
  \StrSubstitute{\result}{é}{\%C3\%A9}[\result]%
  \StrSubstitute{\result}{à}{\%C3\%A0}[\result]%
  \StrSubstitute{\result}{è}{\%C3\%A8}[\result]%
  \StrSubstitute{\result}{_}{\%5F}[\result]%
}

% Macro finale
\newcommand{\myurl}[1]{%
  \MakeUTFPerCent{#1}%
  \href{\result}{#1}%
}

\begin{document}

Lien encodé : \myurl{https://fr.wikipedia.org/wiki/Idéal_premier}

\end{document}

Mais rien ne marche. Et j’en profite pour noter que chatGPT est nettement moins bon en LaTeX qu’en math ou en python.

luatex

Donc passage à LuaTeX, et ça a été assez facile.

  • temps de compilation plus long
  • texte raccourci : au moment du passage à LuaTeX je suis passé d’environ 3050 à 2775 pages.

Très peu de changements :

-\documentclass[a4paper,twoside,11pt]{book}
+\documentclass[french]{book}
+\RequirePackage{luatex85}      % Pour xy (voir https://tex.stackexchange.com/questions/328602/lualatex-and-xypic)

et

-\usepackage{listingsutf8}  
+\usepackage{listings}

Passage à 5 volumes

Comme à chaque mois de septembre, une version figée est commercialisée pour celles qui voudraient avoir du papier (et aussi parce que la dernière fois que j’ai lu le règlement de l’agrégation, la commercialisation était obligatoire).

Le nombre maximum de pages étant de 750 par volume, le nombre total de page étant de 2872, j’ai dû passer à 5 volumes. Et c’est là que je suis content d’avoir dès le départ, dans mes scripts, mis le nombre de volumes en variable.

Laurent est un pédant

Je suis un insupportable pédant. Et je propose même de fonder un club. Dans des discussions non mathématiques sur LinuxFr.org je suis parvenu à me fritter à propos (au moins) de l’utilisation correcte de

Le Frido aussi est un peu pédant par exemple si P est un polynôme, il est démontré que P(X)=P. On pourrait croire que c’est seulement une notation, mais non. C’est un théorème.

Le Frido démontre aussi que si on induit la topologie de \mathbb{R}^2 vers le cercle et qu’on construit la tribu de Lebesgue à partir de là (boréliens, complétion), on obtient la même tribu que si on induit directement la tribu de Lebesgue de \mathbb{R}^2 vers le cercle. C’est important pour prouver des isomorphismes d’espaces de Lebesgue L^2(S^1) avec L^2([0,2\pi[).

À part ça, le Frido est un pédant de notations. J’ai horreur des abus de notations, et je prétends que la formule d’Euler e^{i\pi}=-1 ne contient pas le nombre e.

L’Humanité

L’Humanité a publié un article sur le Frido. Encore un en 2027 et le Frido rentre dans des critères d’admissibilité de Wikipédia :).

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Notre cerveau refuse de l’admettre et se trompe lourdement, mais au loto la grille 1-2-3-4-5-6 n’a rien de spécial

19 septembre 2026 à 13:33

Au loto, le tirage 1-2-3-4-5-6 est tout aussi (peu) probable que 7-13-21-32-45-7. Cela vous paraît-il contre-intuitif ? Découvrez pourquoi notre cerveau juge très mal le hasard. Les sciences cognitives et les probabilités peuvent nous aider à mieux comprendre les jeux de hasard.

Après avoir fâché les mathématiciens, OpenAI s’attaque à un autre problème mythique, mais jure d’y aller avec des gants

18 septembre 2026 à 10:47

OpenAI n'a pas fini avec les mathématiques. À peine sortie d'une percée très contestée sur les équations de Navier-Stokes, l'entreprise dit plancher sur un autre problème à un million de dollars, en promettant cette fois d'y aller avec des gants.

Forcé, non forcé… : au fait, que sont les équations Navier-Stokes et pourquoi OpenAI n’a pas tout réglé ?

9 septembre 2026 à 15:00

tourbillon vortex

OpenAI affirme, ce mardi 8 septembre, qu'un de ses modèles a bouclé une preuve autour des équations de Navier-Stokes, l'un des sept problèmes à un million de dollars des mathématiques. Mais de quoi parle-t-on, au juste ?

Navier-Stokes, conjecture de Poincaré… : quels sont ces fameux problèmes du millénaire

9 septembre 2026 à 13:07

problèmes du millénaire

Si vous trouvez la solution à l'un de ces problèmes mathématiques, vous pourrez empocher un million de dollars. L'Institut de mathématiques Clay offre cette récompense pour résoudre des énigmes réputées insurmontables.

Controverse autour de la solution Navier-Stokes par OpenAI : le chercheur d’Anthropic sort du silence

9 septembre 2026 à 09:21

Resté en retrait pendant que son collègue portait seul les accusations, Levent Alpöge, le mathématicien d'Anthropic, a fini par prendre la parole. Sa version relance la bataille de crédit autour d'un problème à un million de dollars qu'OpenAI dit avoir résolu.

OpenAI affirme avoir résolu une partie d’un problème de maths du millénaire, malgré des accusations de plagiat

8 septembre 2026 à 19:45

OpenAI dit avoir fait plancher un de ses modèles internes sur les équations de Navier-Stokes, l'un des sept problèmes à un million de dollars des mathématiques. Sauf que l'entreprise ne réclame pas le prix, et qu'un mathématicien l'accuse par ailleurs de lui avoir soufflé sa méthode.

L’IA “formalise” le dernier théorème de Fermat en seulement onze jours

Le modèle d’intelligence artificielle Claude a généré treize millions de lignes de code vérifiables par ordinateur permettant de démontrer numériquement le dernier théorème de Fermat. Aucun mathématicien humain n’y était encore pas parvenu.

© Dessin de Falco, Cuba.

Un mathématicien accuse OpenAI d’avoir voulu s’approprier son avancée sur les équations de Navier-Stokes et d’écarter son co-auteur chez Anthropic

8 septembre 2026 à 13:18

navier-stokes IA

Un mathématicien dit avoir approché la résolution d'un problème à un million de dollars avec l'aide de l'IA, celui concernant les fameuses équations de Navier-Stokes. Mais dans l'affaire, il pense que la société d'intelligence artificielle OpenAI a tenté de lui rafler la découverte... et d'écarter un mathématicien travaillant chez Anthropic, son grand rival.

Un mathématicien accuse OpenAI d’avoir tenté de lui voler sa découverte sur un problème à un million de dollars

8 septembre 2026 à 11:20

navier-stokes IA

Un mathématicien dit avoir approché la résolution d'un problème à un million de dollars avec l'aide de l'IA, celui concernant les fameuses équations de Navier-Stokes. Mais dans l'affaire, il pense que la société d'intelligence artificielle OpenAI a tenté de lui rafler la découverte... et d'écarter un mathématicien travaillant chez Anthropic, son grand rival.

L'art non contextuel

Traduit de l’allemand ; publié à l’origine sur gnulinux.ch.

Cet article présente le logiciel Context Free art, qui permet de « programmer » des images à l’aide de quelques commandes simples.

Le contenu du site Context Free Art est sous licence Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 et le logiciel sous GPLv2.

Image d’une fractale dessinée avec Context Free art

Sommaire

Installation et utilisation

Sous Ubuntu/Debian, on installe le programme avec sudo apt-get install contextfree. Pour les autres distributions, une notice d’installation est disponible sur le site du projet. On peut aussi utiliser Distrobox pour faire tourner Debian/Ubuntu dans un conteneur sous une autre distribution Linux.

Sous Windows, il existe une interface graphique. Sous Linux, en revanche, on exécute le programme dans le terminal avec cfdg fichier_entree.txt fichier_sortie.png.

Ma configuration sous Kubuntu ressemble à ceci :

  • En haut à gauche, un terminal dans lequel j’exécute cfdg fichier_entree.txt fichier_sortie.png pour générer l’image.
  • En bas à gauche, un éditeur avec le fichier texte à partir duquel l’image est générée.
  • À droite, j’ouvre l’image produite. J’utilise Okular pour cela, car il recharge automatiquement une image mise à jour.

Capture d’écran d’un bureau. En haut à gauche un terminal, en bas à gauche un éditeur de texte avec un fichier source Context Free ouvert, et à droite l’image de sortie correspondante : un cercle gris à droite d’un cercle noir

Avec un peu de « magie Linux », on peut sûrement faire en sorte que cfdg soit relancé automatiquement à chaque enregistrement du fichier, et ainsi se passer du terminal. Cela dit, la génération d’une image à partir du code peut être relativement longue ; il est donc parfois préférable de pouvoir initier et arrêter la génération manuellement.

Syntaxe

Une documentation détaillée du langage se trouve dans le wiki du projet. Nous avons déjà rencontré quelques éléments de syntaxe dans l’image ci-dessus :

startshape FORME // commence par la forme nommée « FORME »

shape FORME { // Quand tu dessines la forme FORME
CIRCLE []  // alors dessine un cercle
CIRCLE [x 1 brightness 0.5] // Dessine un cercle décalé horizontalement
                            // de 1 et de luminosité 0.5
}

Structure d’un fichier Context Free

  • Le fichier devrait toujours commencer par le choix d’une forme de départ : startshape NOM_FORME_DEPART. Cette forme doit ensuite être décrite.
  • La description d’une forme utilise la syntaxe shape NOM { … }, où les accolades contiennent une consigne de dessin.
  • Une consigne de dessin est une suite de formes (dans l’exemple ci-dessus, deux cercles CIRCLE), modifiées par les instructions placées entre crochets […].
  • Une modification se compose typiquement d’une commande (x ou brightness) suivie d’une ou de plusieurs valeurs numériques.

Formes de base et modifications

Les formes de base disponibles sont CIRCLE, SQUARE et TRIANGLE. Dans cet article, nous utiliserons quelques-unes des modifications suivantes (les points d’interrogation représentent des nombres à insérer) :

  • x ? pour un décalage horizontal vers la droite de ?. Une valeur négative décale vers la gauche. De façon analogue, y ? pour les décalages verticaux.
  • size ? pour mettre à l’échelle d’un facteur ?. Par exemple size 0.5 pour réduire de moitié la taille d’une forme.
  • rotate ? pour tourner une forme de ? degrés.
  • Pour les couleurs, le programme utilise l'espace colorimétrique TSV (teinte, saturation, valeur), aussi appelé HSB ou HSV en anglais. On contrôle ainsi la couleur avec hue ? (rotation à travers les couleurs du cercle chromatique), sat ? (saturation de la couleur) et brightness ? (luminosité).

Récursion

L’un des grands atouts de Context Free est qu’une forme peut dessiner une copie (éventuellement modifiée) d’elle-même. En informatique, ce procédé s’appelle la récursion. Voici un petit exemple :

startshape MAFORME

shape MAFORME {
SQUARE [brightness 1 sat 1] // Dessine un carré (pleinement saturé et lumineux)
MAFORME [x 1.1 rotate 20 size 0.99 hue 10] // Dessine une copie de toi-même (décalée,
                                            // tournée, réduite et de teinte modifiée)
}

Une spirale colorée composée de carrés de plus en plus petits

Lorsqu’on utilise la récursion, il faut faire un peu attention : en principe, le programme pourrait tourner indéfiniment et dessiner toujours plus de copies de la forme. Pour éviter cela, nous avons intégré ci-dessus une réduction de taille : lorsque les formes deviennent trop petites, Context Free interrompt le travail et cesse de les dessiner.

Hasard

Un autre atout de Context Free est qu’il permet d’effectuer des variations aléatoires sur les figures générées. Dans l’exemple suivant, le hasard est introduit de deux manières :

startshape FORET

shape FORET {
ARBRE []
ARBRE [x 50]
ARBRE [x 100]
}

shape ARBRE // À chaque dessin d’ARBRE, l’une des deux
            // règles (« rules ») est choisie au hasard (de façon pondérée).
rule 0.97 {
CIRCLE []
ARBRE [y 0.5 size 0.99 rotate (rand(-4,4))]
// Ici ARBRE est tourné d’une valeur aléatoire comprise entre -4 et 4
}

rule 0.03 {
ARBRE [rotate 20]
ARBRE [rotate -20]
}

Les nombres après rule sont des poids : dans 97 % des cas, l’arbre continue de pousser tout droit (première règle), et dans 3 % des cas seulement, il se divise en deux branches (seconde règle).

Trois silhouettes d’arbres différentes côte à côte

Et bien plus encore

Context Free possède de nombreuses autres fonctionnalités. Outre la documentation dans le wiki du projet, il existe aussi une galerie contenant de nombreuses images à la fois esthétiques et intrigantes.

Aspects mathématiques

Grammaires non contextuelles

Le programme s’appelle Context Free (« sans contexte ») parce que la syntaxe avec laquelle les images sont créées est une grammaire non contextuelle au sens des langages formels. Intuitivement, cela signifie que les consignes de dessin figurant dans le programme ne dépendent jamais de ce qui a déjà été dessiné autour. Par exemple, il n’y a aucun moyen de formuler quelque chose comme : « dessine un cercle s’il n’y a pas de cercle à proximité ».

Fractales

Grâce à la possibilité de faire de la récursion, Context Free est un excellent outil pour dessiner des fractales. Une fractale est une image dont les fragments ressemblent approximativement à l’image entière. En gros, si l’on n’observe qu’un petit morceau des arbres ci-dessus, il est difficile de savoir avec certitude si l’on se trouve sur le tronc de l’arbre, sur une branche ou sur une ramification. Dans la vie quotidienne, nous rencontrons régulièrement des fractales, par exemple au marché au rayon des légumes avec le chou romanesco. La galerie de Context Free contient de nombreuses fractales ; celle-ci m’a particulièrement plu (et elle a été créée avec le même code que la première image de cet article).

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