Les quantités sont appelées _infinitésimales_ non point parce qu'on

les regarde comme très petites, ce qui est fort indifférent, mais

parce qu'on peut les considérer comme aussi petites que l'on voudra,

sans qu'on soit obligé de rien changer à la valeur des quantités,

telles que les paramètres, les coordonnées, normales, sous-tangentes,

rayons de courbure, etc., dont on cherche la relation. Il suit de là

que toute quantité dite _infiniment petite_ peut se négliger dans le

courant du calcul, vis-à-vis de ces mêmes quantités dont on cherche la

relation, sans que le résultat du calcul puisse en aucune manière s'en

trouver affecté.

LAZ. CARNOT.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

Nous avons distingué les différentes manières dont les grandeurs à

mesurer, ou celles auxquelles on les ramène, pouvaient être

considérées comme limites de variables d'une espèce plus simple, et

nous avons dit qu'elles pouvaient en général se réduire à trois. La

première, employée dans quelques cas par Euclide et Archimède,

consiste à regarder les grandeurs comme limites de séries; la

deuxième, due à Archimède, comme limites de sommes de quantités

infiniment petites; la troisième, comme limites de rapports

d'infiniment petits. Les deux premières se sont présentées à propos de

la mesure de la pyramide, de la parabole, de la spirale, de la sphère,

des volumes des corps engendrés par la révolution de sections

coniques, etc. La troisième, due aux modernes, s'est présentée à

l'occasion du problème des tangentes, et s'applique à beaucoup

d'autres questions.

DUHAMEL.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

C'est en cherchant à déterminer les tangentes des courbes, que les

géomètres sont parvenus au calcul différentiel, qu'on a présenté

depuis sous des points de vue très variés; mais quelle que soit

l'origine qu'on lui assigne, il reposera toujours sur un _fait

analytique_ antérieur à toute hypothèse, comme la chute des corps

graves vers la surface de la terre est antérieure à toutes les

explications qu'on en a données; et ce fait est précisément la

propriété dont jouissent toutes les fonctions, d'admettre une limite

dans les rapports que leurs accroissements ont avec ceux de la

variable dont elles dépendent. Cette limite, différente pour chaque

fonction, et toujours indépendante des valeurs absolues des

accroissements, caractérise d'une manière qui lui est propre, la

_marche_ de la fonction dans les divers états par lesquels elle peut

passer.

LACROIX.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

Nous avons des idées nettes de la grandeur, nous voyons que les choses

en général peuvent être augmentées ou diminuées, et l'idée d'une chose

devenue plus grande ou plus petite, est une idée qui nous est présente

et aussi familière que celle de la chose même; une chose quelconque

nous étant donc présentée ou étant seulement imaginée, nous voyons

qu'il est possible de l'augmenter ou de la diminuer; rien n'arrête,

rien ne détruit cette possibilité, on peut toujours concevoir la

moitié de la plus petite chose et le double de la plus grande chose;

on peut même concevoir qu'elle peut devenir cent fois, mille fois,

cent mille fois plus petite ou plus grande, et c'est cette propriété

d'augmentation sans bornes en quoi consiste la véritable idée qu'on

doit avoir de l'infini; cette idée nous vient de l'idée du fini; une

chose finie est une chose qui a des termes, des bornes, une chose

infinie n'est que cette même chose finie à laquelle nous ôtons ses

termes et ses bornes; ainsi l'idée de l'infini n'est qu'une idée de

privation et n'a point d'objet réel. Ce n'est pas ici le lieu de faire

voir que l'espace, le temps, la durée, ne sont pas des infinis réels;

il nous suffira de prouver qu'il n'y a point de nombre actuellement

infini ou infiniment petit.....

On ne doit donc considérer l'infini, soit en petit, soit en grand que

comme une privation, un retranchement à l'idée du fini, dont on peut

se servir comme d'une supposition qui peut aider à simplifier les

idées, et doit généraliser leurs résultats dans la pratique des

sciences.

BUFFON.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

L'idée d'infini apparaît dès le seuil des mathématiques: il y a une

infinité de nombres entiers; la ligne droite doit être conçue comme

prolongée indéfiniment.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

Au fond, les motifs des répugnances manifestées contre les infiniment

petits se résument dans cette pensée de Lagrange, qu'on a «le grand

inconvénient de considérer les quantités dans l'état où elles

cessent, pour ainsi dire, d'être quantités,» autrement dit, les

infiniment petits n'existent pas. Il me paraît qu'il y a là un

malentendu. Veut-on parler des quantités _naturelles_, ou de l'objet

de nos conceptions _rationnelles_? Si l'on entend que dans la nature

il n'y a pas d'infiniment petits, c'est incontestable; tout ce qui

existe est déterminé et par conséquent fini. Mais à ce point de vue,

il n'y a pas non plus de quantité variable: une quantité, par cela

seul qu'elle est, a une valeur actuelle précise. Notre esprit seul

crée la notion de variable, en rapprochant les grandeurs de quantités

voisines et les regardant comme les valeurs successives d'une même

quantité. La notion de variable n'est pas plus légitime que celle

d'infiniment petit, et il faut les admettre ou les repousser toutes

les deux.

DE FREYCINET.

MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES

Le vaste champ des mathématiques embrasse, d'une part, les théories

abstraites; de l'autre, leurs nombreuses applications. Par cette

dernière face, ces sciences intéressent au plus haut degré la

généralité des hommes; aussi les voit-on, à toutes les époques,

cherchant, suggérant, proposant sans cesse de nouveaux problèmes,

puisés dans l'observation des phénomènes naturels ou dans les besoins

de la vie commune...

ARAGO.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

L'étude approfondie de la nature est la source la plus féconde des

découvertes mathématiques. Non seulement cette étude, en offrant aux

recherches un but déterminé, a l'avantage d'exclure les questions

vagues et les calculs sans issue, elle est encore un moyen assuré de

former l'Analyse elle-même, et d'en découvrir les éléments qu'il nous

importe le plus de connaître et que cette science doit toujours

conserver: ces éléments fondamentaux sont ceux qui se reproduisent

dans tous les effets naturels.

J. FOURIER.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

La géométrie et surtout l'algèbre, sont la clef de toutes les

recherches sur la grandeur. Ces sciences qui ne s'occupent que de

rapports abstraits et d'idées simples, peuvent paraître infructueuses

tant qu'elles ne sortent point, pour ainsi dire, du monde

intellectuel; mais les mathématiques mixtes, qui descendent à la

matière et qui considèrent les mouvements des astres, l'augmentation

des forces mouvantes,..... en un mot toutes les sciences qui

découvrent des rapports particuliers de grandeurs sensibles, vont

d'autant plus loin et plus sûrement, que l'art de découvrir des

rapports en général est plus parfait. L'instrument universel ne peut

devenir trop étendu, trop maniable, trop aisé à appliquer à tout ce

qu'on voudra.

FONTENELLE.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

L'artillerie est mise ordinairement au nombre des branches des

mathématiques..... On y considère principalement le chemin décrit par

le projectile que lance le canon, et l'on conclut les règles suivant

lesquelles il faut diriger le canon pour que le boulet frappe un lieu

donné. Or on suppose, dans cette recherche, que le projectile décrit

une parabole, ainsi que Galilée l'a démontré. Mais cela n'est pas

conforme à la vérité dès que le mouvement n'a pas lieu dans le vide.

On est donc induit grandement en erreur par les règles et les Tables

fondées sur cette hypothèse, leurs auteurs mêmes l'avouent; ils

rejettent l'erreur sur le compte de la théorie, et s'imaginent qu'elle

n'a de valeur que lorsque la pratique la corrige. Or l'air nous

paraît être un fluide trop subtil pour produire une résistance

sensible; et pourtant dans les mouvements très rapides tels que ceux

des boulets et des bombes, la résistance de l'air est assez grande

pour que les projectiles décrivent une courbe très différente de la

parabole. Pour corriger cette erreur notable, pour suppléer à l'emploi

inopportun de la parabole, il faut introduire la courbe véritable

suivant laquelle le projectile se meut dans l'air. Newton paraît avoir

fait beaucoup d'efforts pour la découvrir, et cependant son extrême

habileté dans l'analyse supérieure ne lui suffit pas pour résoudre ce

problème. Il laissa l'honneur de cette découverte au célèbre Jean

Bernoulli. Nous voyons par là combien doit être versé dans les

mathématiques supérieures celui qui veut résoudre les questions

d'artillerie.

EULER.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

Les _Mathématiques pures_ se bornent à spéculer sur les grandeurs

abstraites. Elles forment une science de raisonnement qui se déduit de

notions primitives, d'axiomes, sans rien emprunter à l'expérience. Ses

branches sont l'arithmétique, la géométrie et l'analyse (algèbre et

calcul infinitésimal).

¤---¤---¤

La mécanique et l'astronomie forment ce qu'on appelle les _Sciences

physico-mathématiques_.

Viennent ensuite les nombreuses _Applications des mathématiques_. Nous

allons rapidement énumérer les principales.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Calcul des probabilités._--La théorie des probabilités a dit Laplace,

n'est que le bon sens réduit en calcul: elle fait apprécier avec

exactitude, ce que les esprits justes sentent par une sorte

d'instinct.

Le calcul des probabilités est utile dans toutes les sciences et aussi

dans la vie sociale.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Physique mathématique._--La physique, enfin maîtresse de ses

principes, tend à s'absorber dans les mathématiques. On fait la

théorie analytique de la chaleur, de l'électricité, de la lumière, de

l'élasticité, de l'acoustique, etc.

La chimie commence à suivre le bon exemple, grâce à la thermochimie.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Statistique et économie politique._--Quelques lois ont été

découvertes, il y a tendance à plus de précision dans ces utiles

études. Cependant Cournot et Walras se sont trop pressés d'appliquer

l'Algèbre à des données encore un peu flottantes; on dit assez

heureusement que la monnaie sert de dénominateur commun aux diverses

valeurs.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Loterie; jeux._--On peut raisonner les chances de la loterie et du

jeu, mais on ne corrige guère les amateurs. La Science a obtenu la

suppression de la loterie d'État, mais il nous reste d'autres

loteries, les valeurs à lots, etc.

Quant aux jeux de combinaisons, ils se rattachent à la géométrie et à

l'analyse indéterminée.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Arithmétique appliquée et commerciale._--Il faut considérer, non

comme théorie, mais comme applications, les règles de trois,

d'alliage, de partage, etc., et le système métrique.

D'autre part, la tenue des livres de commerce a une grande importance

pratique.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Finances._--Intérêts simples et composés; annuités; banques,

établissements de crédit et de prévoyance; assurances sur les choses

et sur la vie; rentes viagères.

La Bourse.

Répartition des impôts; budget, etc.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Calcul mental._--Il est bon d'acquérir une certaine habileté à

calculer de tête, sans chiffrer hors de propos. Il y a quelques

méthodes, mais c'est surtout affaire d'exercice.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Géométrie et trigonométrie pratiques._--Comme en arithmétique, on

mêle trop, en géométrie, les applications à la théorie.

Instruments pour les tracés sur le papier et sur le terrain.

Arpentage, levé des plans, nivellement; le cadastre; partage des

terrains, etc.

Les divers mesurages: métrage, cubage; fûts, troncs d'arbre, tas de

pierres, etc.

Application de la trigonométrie au levé des plans.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Géométrie descriptive._--Par la méthode des projections, on peut

représenter rigoureusement par un tracé plan les figures et les

constructions dans l'espace.

Application aux ombres, à la perspective, à la charpente, à la coupe

des pierres, etc.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Dessin._--Les divers dessins constituent une langue très étendue et

très expressive.

Le dessin dit géométrique l'emporte sur les autres par sa précision.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Les graphiques._--Une courbe, parlant aux yeux, résume de nombreuses

observations numériques. Aussi, se sert-on, dans toutes les études,

de ces tracés commodes.

Par exemple, les Guides de chemins de fer donnent bien des résultats

isolés, mais les employés s'aident de graphiques pour se rendre compte

des rapports entre les divers trains.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Arts mécaniques._--Il convient que l'ouvrier sache raisonner ses

mesures et ses tracés, au lieu de se servir de règles empiriques et de

patrons.

Ferblantiers, menuisiers, tourneurs, etc.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Les machines._--Quelle variété, quelle délicatesse et quelle

puissance, depuis les machines à coudre, à calculer, à écrire,

jusqu'aux machines qui soulèvent les cuirassés ou creuseront le

Panama!

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Constructions civiles et militaires._--C'est aux ingénieurs et aux

architectes que nous devons surtout notre civilisation matérielle.

Ponts et chaussées, chemins de fer, canaux, construction des

monuments, etc.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Géographie._--Cartes géographiques, surtout celle de l'État-Major,

que tout le monde devrait savoir lire.

Topographie, géodésie, etc.

De nos jours, la géographie devient enfin une science. «Ici, dit

Drapeyron, le corps c'est la topographie, l'âme c'est la géographie

mathématique.»

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Navigation._--Constructions navales, conduite du navire (déterminer à

un moment quelconque la position et la route); tables astronomiques,

etc.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Chronologie, horlogerie, gnomonique._--Calendrier, comput

ecclésiastique; montres, horloges, chronomètres; cadrans solaires.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

_Arts militaires._--Le fusil et le canon perfectionnés; balistique ou

questions du tir.

Stratégie, dont le problème dépend d'éléments si variés.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

Après trente ans de travail, le regretté M. Sonnet a publié sous le

titre de _Dictionnaire des Mathématiques appliquées_, en un seul

volume, le plus riche et le plus précis des répertoires connus sur ces

matières.

SYSTÈME MÉTRIQUE

La réflexion et l'expérience font connaître les _conditions d'un bon

ensemble de mesures_. Nous allons passer en revue les plus importantes

de ces conditions et justifier ainsi l'excellence des mesures

métriques.

1º _Unités parfaitement définies et fixes._--Les anciennes mesures de

longueur se déduisaient des dimensions du corps humain (toises,

coudées, mains, pouces, doigts, etc.) ou des dimensions de certains

temples. Ces bases étaient vagues et variables, les modèles n'en

étaient point arrêtés. On a pu dire que, sous l'ancien régime, il y

avait autant d'arpents et de boisseaux que de villages. Le mètre,

fraction déterminée de la circonférence terrestre, est une longueur

précise, immuable, indépendante du temps et des nations. «On

retrouverait le mètre, dit Arago, quand même des tremblements de

terre, des cataclysmes épouvantables viendraient à bouleverser notre

planète et à détruire les étalons prototypes religieusement conservés

aux Archives.»

2º _Unités d'espèces différentes liées entre elles._--La géométrie

ramène la mesure des surfaces et des volumes à la mesure de certaines

longueurs, qu'on appelle les dimensions de ces figures. Les règles

simples qu'on établit supposent qu'on prend pour unités les carrés et

les cubes construits sur l'unité linéaire.--On se servait de la toise

carrée et de la toise cube, avant de connaître le mètre carré et le

mètre cube. Il y a plus, les unités de poids et de monnaie dérivent

aussi du mètre, quoique moins directement. On pourrait, à la rigueur,

avec les monnaies, peser les corps et mesurer les longueurs. Nos

mesures s'enchaînent ainsi complètement et leur ensemble mérite le nom

de _système_.

3º _Unités assez nombreuses pour chaque espèce de grandeur._--Il

convient de rapporter chaque grandeur particulière à une unité

proportionnée, parce que l'esprit ne voit clairement et rapidement que

les nombres ordinaires, ni trop grands, ni trop petits. De là

l'utilité d'unités secondaires, substituées souvent à l'unité

principale.--Nous avons actuellement des multiples et des

sous-multiples de chaque unité; la plupart sont des instruments

effectifs de mesurage; tandis que les autres ne sont pas fabriqués

(huit règles pour les longueurs, treize vases pour les capacités,

vingt-quatre poids et quatorze monnaies).

4º _Unités de même nature liées simplement._--Dans l'ancien système,

l'échelle était parfois bizarre et variable d'un genre d'unité à un

autre (exemple: les longueurs et les poids). De là le _calcul des

nombres complexes_, assez pénible, malgré les simplifications

provenant des diviseurs de douze.--Les unités nouvelles procèdent

toutes de dix en dix, comme notre système de numération. Les grandeurs

s'expriment par suite en nombres décimaux, aussi faciles à combiner

que les entiers. Les changements d'unité se traduisent par un simple

déplacement de la virgule.--On comprend pourquoi le système métrique

s'appelle aussi système décimal des poids et mesures. (On avait même

proposé de diviser décimalement le temps, jour de vingt heures, heure

de cent minutes, etc., et le cercle en quatre cents grades de cent

minutes chacun, etc.)

5º _Nomenclature expressive et ne comprenant qu'un petit nombre de

mots._--Les mesures antérieures portaient des noms très variés et

n'indiquant pas les rapports, qu'il fallait retenir à part. Nous

n'avons maintenant que six mesures principales: le mètre, l'are, le

litre, le stère, le gramme et le franc; à ces six mots il suffit de

joindre sept abréviations, tirées du grec ou du latin, pour composer

les noms des multiples et des sous-multiples. _Déca_ signifie dix,

_hecto_ cent, _kilo_ mille, _myria_ dix-mille; _déci_ signifie

dixième, _centi_ centième et _milli_ millième. Dès qu'on parle du

décamètre et du décimètre, chacun se rappelle qu'il s'agit de dix

mètres et du dixième du mètre.--Cependant, quelque commode que soit la

nomenclature précédente, elle n'est pas essentielle au système

métrique, qui réside dans les choses et non dans les mots.

6º _Mesures obligatoires et soigneusement contrôlées._--Depuis 1840,

les mesures métriques sont définitivement imposées par la loi, sur

tout le territoire français, et les dénominations mêmes des anciennes

mesures sont prohibées. Les instruments de mesure sont conformes à des

modèles dont les règlements précisent la valeur, les dimensions, la

forme et la substance. Sur ces mesures sont inscrits non seulement le

nom de la mesure mais encore celui du fabricant responsable, et ces

instruments sont soumis à un contrôle au début, puis à un contrôle

périodique, faits par des _vérificateurs des poids et mesures_.--Notre

système justifie la qualification de système _légal_ des poids et

mesures.

7º _Système offrant un caractère international._--Base ne dépendant

d'aucune nationalité particulière, puisqu'elle est prise dans la

nature. Organisation par des savants de tous les pays qui ont signé

les rapports et se sont distribué cent douze des mètres nouveaux. Mots

provenant d'une langue morte, du grec ou du latin. «Si la mémoire des

travaux venait à s'effacer, dit Laplace, si les résultats seuls en

étaient conservés, ils n'offriraient rien qui pût faire connaître

quelle nation en a eu l'idée, en a suivi l'exécution.»--L'adoption par

tous les peuples des mêmes mesures faciliterait grandement les

relations commerciales et scientifiques. Le système métrique est déjà

adopté, entièrement ou partiellement, par les pays suivants: Belgique,

Hollande, Espagne, Portugal, Grèce, Allemagne, Danemark, Suède,

Mexique, Brésil, Républiques de l'Amérique du Sud, Égypte, etc.

Ajoutons que dans les États anglais et dans les États-Unis l'usage de

nos mesures est facultatif.

GÉOMÉTRIE DESCRIPTIVE

Une figure plane peut être représentée sur une surface plane sans

aucune altération dans les proportions de ses parties.

... Il n'en est pas de même d'un corps à trois dimensions, d'un corps

ayant longueur, largeur et profondeur. Sa représentation sur une

surface plane est inévitablement altérée. Des lignes qui sur le corps

sont égales entres elles, peuvent être extrêmement inégales dans la

représentation plane. Les angles formés dans l'espace par les arêtes

ou par les diagonales du corps n'éprouvent pas de moindres altérations

comparatives, quand elles viennent à être figurées sur un plan.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Des hommes de génie, Desargues en tête, réussirent enfin à rattacher

aux règles de la géométrie élémentaire la plupart des méthodes, des

tracés en usage dans la coupe des pierres et dans la charpente.

Malheureusement leurs démonstrations étaient longues, embarrassées;

elles devaient toujours rester hors de la portée des simples ouvriers.

À quoi tenaient ces complications? Elles tenaient à ce qu'on était

obligé de créer la science tout entière, à l'occasion de chaque

problème. Adoptez cette méthode dans telle autre branche quelconque

des mathématiques, et la plus inextricable confusion en sera aussi la

conséquence inévitable.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Monge débrouilla ce chaos. Il fit voir que les solutions graphiques de

tous les problèmes de la géométrie à trois dimensions se fondaient sur

un très petit nombre de principes qu'il exposa avec une merveilleuse

clarté. Désormais aucune question, parmi les plus complexes, ne devait

être l'apanage exclusif des esprits d'élite; avec des instruments bien

définis et une méthode de recherche uniforme, la géométrie

descriptive, dont Monge devint le créateur, pénétra jusque dans les

rangs nombreux de la classe ouvrière.

ARAGO.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

Une branche considérable de la géométrie, qui se recommande par des

applications nombreuses, et que cultivaient par instinct plutôt que

méthodiquement tous les ouvriers employés aux arts de construction, a

été réduite en corps de doctrine.. On sent qu'il s'agit ici de la

théorie et de la pratique des opérations qui résultent de la

combinaison des lignes, des plans et des surfaces dans l'espace, et

que M. Monge a fait connaître sous le nom de _géométrie descriptive_.

La coupe des pierres, la charpente, certaines parties de la

fortification et de l'architecture, la perspective, la gnomonique: en

un mot, toutes les parties des mathématiques, soit pures, soit

appliquées, dans lesquelles on considère l'espace avec ses trois

dimensions, sont du ressort de ce complément nouveau de la géométrie

élémentaire qui jusque-là s'était arrêtée à la mesure des aires et des

volumes... Ce n'est pas qu'avant M. Monge, les géomètres n'eussent

connu la méthode des projections et ne l'eussent employée à la

résolution de plusieurs problèmes..., mais cette théorie... n'avait

pas encore cette indépendance et cet enchaînement de questions qui en

ont fait une véritable science...

DELAMBRE.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

La Géométrie descriptive donne des méthodes pour représenter

exactement, sur un seul plan, tout corps susceptible d'une définition

précise, et pour déduire de cette représentation les véritables

grandeurs des diverses parties du corps que l'on considère.

C'est à l'aide de pareils dessins faits sur des aires planes, que les

tailleurs de pierre et les charpentiers parviennent à donner aux

matériaux solides des formes déterminées.

La Géométrie descriptive est donc aussi utile à l'ouvrier qui exécute

un projet qu'à l'ingénieur qui l'a conçu. Ses principales applications

sont la perspective, la théorie des ombres, la charpente, la coupe des

pierres, le tracé des routes dans les pays accidentés, le défilement

dans l'art des fortifications, etc., etc.

ROUCHÉ.

¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤

Mathématiques et Mathématiciens: Pensées et Curiosités · 第 3 / 27 段