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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Combinatoire

Posté par
etuupmc
14-11-20 à 17:39

Bonjour,

J'ai beaucoup de mal avec la combinatoire et voici un exercice sur lequel je bloque complètement:

Soit n ≥ 1 un entier. On notera L l'ensemble des k-parties I ⊆ [[1, n]] ne contenant pas
deux entiers consécutifs.

1. Montrer que si L ≠ ∅, alors 2k ≤ n + 1.

2. Soit I = {a1, . . . , ak} ∈ L, où a1 < · · · < ak. Montrer que l'ensemble B = {a1, a2 − 1, . . . , ak − (k − 1)} est une k-partie de [[1, n-k+1]].

3. On considère l'application ϕ de L dans l'ensemble des k-parties de [[1, n − k + 1]],
qui à chaque ensemble {a1, . . . , ak} de L, où a1 < · · · < ak, associe l'ensemble
{a1, a2 − 1, . . . , ak − (k − 1)}. Montrer que ϕ est bijective.

4. En déduire une formule pour le cardinal de L en fonction de n et k.

Merci!

Posté par
ty59847
re : Combinatoire 14-11-20 à 17:52

Il faut avant tout PARFAITEMENT visualiser de quoi on parle.
On parle des k-parties I  inclues dans [[1,n]], et ne contenant pas 2 entiers consécutifs.
Et L est l'ensemble de ces k-parties ...
Je pense que la 1ère chose à faire, c'est de réécrire cette définition de L, avec des mots du langage courant.

La question 1, on peut la réécrire : montrer que si 2k > n+1 alors L est l'ensemble vide.

Posté par
etuupmc
re : Combinatoire 14-11-20 à 18:25

Je pense avoir bien visualisé le contexte. Pour le résumer en trois points:

- les k-parties sont inclues dans I --> les éléments de chacune de ces parties appartiennent à I;
- les k-parties ne contiennent pas deux entiers consécutifs --> donc les parties les plus grandes ont un maximum de n/2 éléments si n pair et (n+1)/2 éléments si n impair;
- L est l'ensemble de toutes ces k-parties (avec 1 ≤ k ≤ n/2 que l'on déduit du point précédent).

Et donc du coup grâce au deuxième point on en déduit la réponse à la première question.

Ai-je bien compris?

Posté par
ty59847
re : Combinatoire 14-11-20 à 20:37

Oui, je pense que tu es sur la bonne voie.  
Du coup, comment rédiges-tu la réponse à la 1ère question.

Puis, il va falloir attaquer la 2ème question.

Posté par
etuupmc
re : Combinatoire 14-11-20 à 23:52

Pour les rédactions, je rédigerais quelque chose comme cela:

1) Les k-parties sont inclues dans [[1, n]], donc leurs éléments respectifs appartiennent tous à [[1, n]] avec n ≥ 1.
D'autre part, ces k-parties ne contiennent pas deux entiers consécutifs
Ainsi, si n ≥ 1 est pair, les k-parties les plus grandes ont un maximum de n/2 éléments, et si n ≥ 1 est impair, un maximum de (n+1)/2 éléments.
On en déduit que si L ≠ Ø, alors k ≤ (n+1)/2, donc 2k ≤ n+1.

2) I = {a1, a2, ..., ak} ∈ L, donc par définition I ⊆ [[1, n]]
Alors on a 1 ≤ a1 < a2 < ... < ak ≤ n.
a1, ..., ak ne sont par définition pas consécutifs.
Ainsi, on peut écrire : 1 ≤  a1 < a2-1 < ... < ak - k + 1 < ak ≤ n
Comme ak ≤ n, on a ak - k +1 ≤ n - k + 1
On peut donc écrire 1 ≤ a1 < a2 - 1 < ... < ak - k+1 ≤ n - k +1
On a donc B ⊆ [[1, n - k+1]]
Et comme B a k éléments, alors on peut en conclure que B est une k-partie de [[1, n - k+1]]

Désolé pour la réaction tardive, j'ai pris une pause ce soir et j'attaque les questions 3 et 4 demain matin.

Posté par
ty59847
re : Combinatoire 15-11-20 à 00:37

Pour la question 2, il y a une chose qu'il faut dire clairement ... c'est que les éléments (a1, a2-1, a3-2 ,  ... ak -(k-1) ) sont tous distincts 2 à 2.
Et pourquoi ils sont distincts 2 à 2.

Posté par
etuupmc
re : Combinatoire 15-11-20 à 00:51

Finalement, j'ai travaillé sur les deux dernières questions. Je trouve mes réponses un peu bancales...

3) La surjectivité est directe
Injectivité: Soient deux ensembles A = {a1, a2-1, ..., ak - k +1} et A' = {a1', a2' - 1, ..., ak' - k +1}, qui sont des k-parties de [[1, n-k+1]] telles que A = A'.
On a alors a1 = a1'; a2 - 1= a2' -1; ... ; ak - k +1 = ak' - k +1.
Soit a1 = a1', a2 = a2', ..., ak = ak'.
Donc \varphi est injective
On en conclut que \varphi est bijective

4) Soit M l'ensemble des k-parties de [[1, n-k+1]]
L est en bijection avec M, donc |L| = |M|
Et on a \mid M\mid = \begin{pmatrix} n-k+1 \\ k \end{pmatrix} = \frac{(n-k+1)!}{k!(n-2k+1)!} = \mid L \mid

Posté par
etuupmc
re : Combinatoire 15-11-20 à 00:54

Désolé, je n'avais pas vu ta réponse pour la question 2!

Je pensais que le fait de noter que l'on a 1 ≤  a1 < a2-1 < ... < ak - k + 1 < ak ≤ n est suffisant pour justifier qu'ils sont 2 à 2 distincts... non?



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