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nouvelle
version 2011
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Les mathématiques sont un langage universel. Les
scientifiques en ont besoin pour communiquer. Le fait
que les chercheurs puissent tous se comprendre,
grâce aux mathématiques, est un fondement du
caractère scientifique de leur travail (au
contraire de la magie... ou de la philosophie qui utilisent
le langage ordinaire), bien davantage que
l'expérience. Les SVT ont besoin des
mathématiques comme outil universel de la
science.
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Les mathématiques doivent vous devenir
familières.
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Bien évidemment vous avez le droit de ne pas trop
aimer les maths et souhaiter pourtant continuer des
études de biologie. Il y a de la place pour tous:
médecins, horticulteurs, agronomes,
vétérinaires, métiers de
l'environnement, de l'agro-alimentaire, du sport... Tous ces
métiers demandent au moins des bases de biologie.
Mais vous admettrez que si vous désirez vraiment
comprendre la vie et faire de la recherche en biologie, il
vous faut des outils universels et scientifiques. Pour la
recherche les mathématiques sont
indispensables*.
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La recherche biologique a besoin de jeunes esprits qui
n'aient pas peur des maths.
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1. Tracer une courbe
c'est faire l'hypothèse d'une fonction sous-jacente
au phénomène observé
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Si l'on vous donne ou si vous obtenez par
la mesure des points expérimentaux (et vous
devez les avoir avec une incertitude), vous ne
pouvez tracer une courbe qui corresponde au
phénomène étudié que si
vous supposez que le
phénomène
est représenté par cette courbe. En fait c'est
un
modèle
que vous tracez. Un modèle plus ou moins
fidèle. Le modèle met en relation les
points expérimentaux. La relation c'est la
fonction.
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Une fonction c'est une application qui
met en relation les éléments d'un espace de
départ avec ceux d'un espace d'arrivée.
Tracer un graphe c'est représenter la fonction
dans un espace qui est le produit de l'espace "des
entrées" (dit espace "de contrôle" ou "de
départ") par l'espace "des sorties" (ou espace "des
phénomènes", ou "des observables" ou encore
"d'arrivée").
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En lycée (même jusqu'en
classe de terminale S) vous n'aurez qu'un espace à
2 dimensions (une entrée (x) - le
paramètre; et une sortie (y) - la
valeur de la fonction) et donc des courbes dans un
PLAN, mais vous comprendrez bien que si l'on veut
modéliser le vivant il faut s'attaquer à des
espaces de bien plus grande dimension et même à
un espace de dimension infinie. Je vous rappelle qu'en
biologie les fonctions globales sont les fonctions de
nutrition, de relation et de
reproduction (voir cours
de seconde). Elles ne sont pas
simples et il est clair qu'il faut utiliser des espaces de
grandes dimensions si on veut essayer de les
approcher.
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Bien choisir sa fonction
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On choisit en SVT la fonction la plus
SIMPLE possible et la plus RÉGULIÈRE possible.
Mais, attention, le biologiste n'oublie pas qu'il essaye de
modéliser le vivant et chaque fois que
nécessaire il précise les simplifications
faites.
En assimilant une théorie
à une fonction on pourrait dire avec
René Thom (SSM, p 36) que la quantitatif n'est pas
toujours plus efficace que le qualitatif.
Par exemple (graphe B) si quantitativement
(c'est-à-dire numériquement) la droite f(x)
permet de passer au plus près des points
expérimentaux, elle modélise très mal
la fonction biologique représentée sur le
graphe.
La fonction h(x), quantitativement éloignée
des points de mesure (car placée trop haut sur l'axe
des y étant donné la valeur de y0) est
peut-être une bien meilleure fonction (au sens
qualitatif de théorie) pour modéliser
le phénomène
représenté.
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Deux fonctions usuelles en classe de seconde
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fonction constante
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f(x) =
a
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a = constante
la courbe est une
droite horizontale
d'ordonnée a
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fonction polynôme de degré 1
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f(x) = ax +
b
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a et b sont des constantes
la courbe est une
droite de pente a
(pour deux points (x1,y1) et
(x2,y2) la pente est définie par (y2-y1)/ (x2-x1) =
a) et
d'ordonnée à l'origine b
(si b=0, la droite passe par
(0,0))
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complément
pour les élèves de 1èreS et Terminale
S
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2. Un peu de
vocabulaire pour décrire une courbe (non
exhaustif)
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Plus vous utiliserez un vocabulaire
mathématique précis, mieux vous vous ferez
comprendre.
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domaine de variation
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sens de variation
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proportions, intensité de
la variation
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stabilité,
régularité
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À UTILISER
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1
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- la fonction prend des
valeurs de.... à ....
- la variable (x) est comprise entre ....
et .....
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1
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- la fonction est
croissante / décroissante
entre.... et ....
- on observe une variation positive /
négative de y entre les valeurs .. et
....
- pour deux valeurs successives de x, y augmente /
diminue de ....
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1
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- la pente de la droite
est positive / négative / nulle (courbe
horizontale)
- la pente est minimale / maximale entre..... et
...
- la courbe varie très fortement
(très rapidement si c'est le temps
qui est en abscisses) ....
- la courbe présente un maximum /
minimum pour x = ...;
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1
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- la fonction varie
régulièrement /
irrégulièrement
- la fonction est constante
(stagne si le paramètre x est le
temps) sur l'intervalle (x1... x2).
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À NE PAS
UTILISER
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la courbe va de ...
à ....
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- la courbe va en haut /
en bas...
- la courbe est plus grande...
- la courbe est maximale
/minimale
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la courbe monte et descend,
bouge, se déplace, revient,
repart...
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la courbe est continue /
discontinue
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*Ne
croyez pas que l'on vous demande en lycée plus de
mathématiques qu'avant. Au contraire, il y a une
incontestable démathisation (ou
démathématisation) de l'enseignement
secondaire; quelques références à ce
sujet:
- un article de 2004 de Daniel
Duverney :
"RÉFLEXIONS SUR LA PLACE DES MATHÉMATIQUES
DANS L'ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE"; l'auteur est Professeur
de Mathématiques Spéciales en ATS (classe
préparatoire aux écoles d'ingénieurs
réservée aux titulaires de BTS et de DUT
industriels), H.D.R. Membre du Conseil d'Administration de
la S.M.F.
- le rapport du Professeur Demailly: http://www-fourier.ujf-grenoble.fr
/~demailly/
rapport.html
- les pages du
Professeur Laurent Lafforgue,
académicien et médaillé Fields
http://www.ihes.fr/%
7elafforgue/ education.html
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Une page à conseiller
: http://svt.ac-creteil.fr/spip.php?article1634
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retour
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concepts mathématiques
fondamentaux pour les SVT
Ce tableau ne présente
que les notions générales qui me paraissent
essentielles et non pas les outils mathématiques qui
font partie de l'attirail ordinaire du
scientifique.
programme
2009 maths classe 2nde
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Première
S
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Terminale S
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Analyse
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fonctions trinômes
(f(x)=ax2+bx+c, a≠0)
fonctions rationnelles
opérations sur les fonctions
dérivée en un point et
fonction dérivée
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notion de continuité
(en un point et sur un intervalle)
dérivées et primitives (pour le
calcul différentiel)
équations différentielles
(x'=ax+b)
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statistiques et
probabilités
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statistiques (moyenne, variance,
écart type, médiane, quartiles)
définitions (événements et
loi de probabilité)
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lois de probabilité
usuelles
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algèbre
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trinômes et
équations du second degré
polynômes (définition,
racines)
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géométrie
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vecteurs
repères
transformations dans le plan et dans
l'espace (isométries de type translations,
symétries axiales, rotations;
homothéties)
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