Teor 1 : Imagenemos une rivière, et mettons un réseau hexagonal à une partie du flot d'eau, entre les deux côtes. Nous choisissons des hexagones au hasard, et nous plaçons dans ceux-ci une colonne en ciment (si deux sont voisins, ils s'unissent hermétiquement).
Il y a seulement deux résultats possibles : ou un cours d'eau est resté ouvert, ou les colonnes forment une digue. En définitive, tout jeu de Hex finit avec la victoire de l'un des joueurs.
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Teor 2. Dans un terrain plat nous plaçons des colonnes les unes à côté de l'autre, hermétiquement unies la colonne i avec l'i-1 et i+1 (et seulement avec celles-ci), tel qui la première et la dernière se collent aussi. Restent deux régions séparées, une pépinière que nous pouvons remplir d'une eau sans qu'il ne passe à l'autre.
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Teor 3 : Dans un étang carré, nous agitons l'eau (doucement) et au moins un point ne sera pas bougé (ou les eaux sont ouvertes).
Un avertissement : les proches paragraphes contiennent la démonstration. Il peut être omis dans la première l'une deuxième, troisième... une lecture. Le simbolito √ devant quelques numéros 2 se réfère à 'une racine'. L'html n'est pas math-friendly.
Voyons : si tout point a déplacé au moins une distance h, couvrons la surface avec un réseau de triangles de diamètre d plus petit à h (nous dirons enfin qui sont h et d).
Peignons les sommets de rouge si la coordonnée x a varié h / √ 2 ou plus. Si non, nous le peignons en verdure (la coordonnée et il a varié h / √ 2 ou plus).
le chemin est seulement indicatif, cela pourrait être tout autre
Restera un chemin de sommets rouges ou l'un de verts (j'ai remplacé un triangle par une colonne s'il a au moins deux sommets rouges : il a une digue, ou il passe l'eau). Supposons que le chemin soit rouge, ça est égal. Il commence dans à *, et la coordonnée x a augmenté au moins h / √ 2. Il arrive à b *, où il a diminué au moins h / √ 2. Tout de suite, dans un moment, un changement de signes s'est produit : dans deux sommets du même triangle 2 a sauté au moins 2 h / √ (qui est plus grand à h).
Maintenant, nous avons besoin un peu d'une analyse pour dire qui sont h et d :
Si T est la transformation qui agite l'eau, et la norme euclídea de T (x, y) - (x, y) il ne s'annule pas, il est plus grand à un h (puisqu'elle est continue).
Les images de deux points du carré par T seront à distance plus petites qu'h s'ils étaient à distance plus petits à un d' (puisque T uniformément continue). Tout de suite, si d il est plus petit à d', il y a deux sommets du même triangle où la fonction saute plus d'une h Ridicule!
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Ces trois grands théorèmes sont équivalents entre soi. Il n'est pas difficile de démontrer une version plus ou moins générale dès que l'un a l'idée.
Sur ceux-ci, disons que le premier l'identifie au Jourdain. Gauss l'a utilisé quelques décennies avant, sans démontrer, en le considérant 'évident'.
Brouwer, intuicionista, repoussait les mathématiques 'traditionnelles', mais son théorème de point fixe a démontré être d'une grande utilité chez la mathématicienne classique. Une application qu'il a faite a été de généraliser celui du Jourdain à Rn, en changeant des virages pour des hypersurfaces. Il semble que Poincaré l'a pressenti : son idée a consisté en ce que s'il se jetait un sucre dans une coupe de café et il s'agitait, un granit sur la surface ne changeait pas du lieu (son théorème ergódico est l'une de tant des ramifications de cette idée si simple).
L'Hex a été inventé par Nash (peu d'années avant Piet Hein l'avait inventé). La relation de ce jeu avec le théorème du Jourdain est évidente, il n'est pas difficile de prouver l'équivalence. Avec Brouwer il est plus difficile, mais il sort : l'existence d'un équilibre de Nash est conséquence directe de ce théorème (et il lui a valu un Nobel). Pour l'autre implication, il faut seulement réviser ce que nous avons fait là-haut, une idée de David Gale.
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L'idée qui les connecte consiste en ce que l'eau n'a pas de forme, mais elle nous révèle, la forme des lieux qu'il occupe. Servez d'une moralité, ou mieux qu'il sert d'une base à la démonstration d'un autre théorème.
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(spécial pour le Carnaval Mathématique, organisé cette fois par Tito Eliatron)
Torrent The Amazing Race S16E05 I Think We're Fighting the Germans, Right? now