Bonjour
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Question 1:
On fragmente le message en 5 parties A, B, C, D et E et on dispose de 8 pigeons.
Indiquer une répartition des parties du message données à chaque pigeon. |

L'ennemi peut intercepter
au plus deux pigeons, donc en répartissant
trois copies de chaque fragment sur trois pigeons différents, on assure la
deuxième contrainte.

D'après la
première contrainte la réunion des éléments transportés par au plus deux pigeons
ne doit pas contenir les cinq fragments. On peut donc pour assurer cette contrainte répartir au plus
deux fragments par pigeon.

Le
premier point indique qu'il y aura

copies à répartir sur
8 pigeons. Selon le
deuxième point on formera des
paires donc une copie se retrouvera seule sur un pigeon. Comme on prône l'égalité des pigeons (

) on ajoutera une copie supplémentaire.
En respectant ces conditions on pourra par exemple avoir la répartition suivante :
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Question 2:
Est-il possible de faire mieux ? C'est-a-dire d'utiliser moins de 8 pigeons toujours avec 5 fragments.
Si vous pensez que oui, indiquez la nouvelle repartition. Sinon expliquez pourquoi. |

Pour avoir toutes les lettres à l'arrivée il faut comme nous l'avons vu, avoir
au minimum trois copies de chaque lettre. En effet supposons qu'une lettre ait été copiée deux fois et répartie sur deux pigeons différents (on notera évidemment qu'il est inutile de placer deux copies identiques sur le même pigeon), alors l'ennemi pouvant au plus intercepter deux pigeons, capturerait les deux pigeons qui transportent les deux copies identiques, et ainsi à l'arrivée il y aurait une lettre manquante et donc le message serait incompréhensible. (1)

On peut placer dans ces conditions
au maximum trois lettres différentes par pigeon, ce qui permet d'optimiser le nombre de pigeon pour transporter les copies. En effet si il y aurait 4 lettres sur un même pigeon alors la cinquième lettre n'assurerait pas la contrainte fondamentale puisque si le pigeon portant les 4 lettres et celui portant la cinquième se font capturer par l'ennemi alors le message peut-être recomposé. (2)

On va donc essayer de placer sur chaque pigeon un paquet de trois lettres différentes. On remarque que la répartition de trois paquets différents sur un pigeon respectif est maximale. En effet si on place sur le premier pigeon un paquet abc (a, b et c peuvent caractériser au choix un fragment de message A,B,C,D ou E), alors le deuxième paquet ne pourra pas contenir à la fois d et e, donc la copie e sera jointe à deux fragments parmi abc. On aura alors par exemple bce. Ainsi le troisième paquet ne contiendra ni d et e, ni a et d, donc la copie d sera jointe aux fragments b et c, ce paquet sera bcd. Pour les mêmes raisons le quatrième paquet comporterait également b et c, or a, d et e étant déjà placé dans un paquet, on reformerait un paquet identique. Donc pour alléger les 5 autres pigeons (

) on se limitera à un paquet de deux copies au plus.

En reprenant notre exemple nous avons pour le moment la répartition suivante :
Donc les fragments B et C sont présents trois fois conformément à (1). Il reste donc à placer deux fragments A, E et D. Si on choisit de former des paquets de deux fragments alors :

A ne peut pas être avec D, car si ce paquet est intercepté avec le second le message est codé par l'ennemi. Ni avec E en raison du troisieme paquet. Donc le fragment A sera placé seul sur un pigeon.

De même E ne peut pas être avec D en raison du premier paquet ni avec A d'après le point précédent, donc E est placé seul également.

Il en va de même pour D.
Or puisqu'il faut deux fragments de chaque lettre, il faudrait alors mobiliser

pigeons, mais il nous en reste que 5. Donc on en conclut que la répartition de l'exemple ne permet pas de résoudre le problème. Par conséquent on ne placera
que deux paquets de trois fragments différents sur deux pigeons respectifs.

On se ramène donc à la répartition suivante :
Pour former des paquets de deux fragments on voit que D ne peut pas être avec E ni avec A, donc soit avec B soit avec C.
Comme B et C sont déjà présents deux fois, et qu'il faut placer trois fois
le fragment D, on formera un paquet DB et un autre DC. D'où :
Bilan : Il faut encore placer deux fragments A et E et un fragment D.

Comme A ne peut être placé avec D en raison du paquet BCE, il vient que pour former un paquet de deux fragments, on joint A avec E d'où :

Il reste à placer un fragment A, E et D. Comme D ne peut être placé ni avec A ni avec E (vu précédemment) alors on l'isole sur un seul pigeon d'où :

Pour finir on place A et E dans un même paquet pour économiser un pigeon:
Il est donc possible de transporter 5 fragments à l'aide de 7 pigeons en respectant les contraintes de vol, c'est la solution optimale
Les exemples considérés peuvent servir de cas général puisque les rôles des fragments sont symétriques.
Réponse :

il est possible de faire mieux en utilisant
7 pigeons pour transporter 5 fragments du message.
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Question 3:
On dispose maintenant de seulement 5 pigeons et le découpage en 5 parties n'est bien sûr plus suffisant.
Mais en combien de parties au minimum faudrait-il fragmenter le message pour en assurer la transmission en toute sécurité ? Indiquer alors une répartition possible.
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Par un raisonnement analogue on montre que le découpage en 6, 7, 8 et 9 parties est insuffisant.
Il faut au minimum fragmenter le message en
Une répartition possible :
Merci pour l'énigme
