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Combinatoire

Posté par
martizic
22-01-23 à 16:06

Bonjour,
J'ai un exercice qui me demande :

On jette un dé équilibré 3 fois de suite, et on s'intéresse au total des points obtenus.
De combien de façons peut-on obtenir un total égale à 16 ?

En tentant plusieurs combinaisons je tombe sur un résultat mais j'aimerais savoir s'il y a une formule qui peut nous donner directement le résultat.

Merci !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Combinatoire 22-01-23 à 17:06

Bonjour,
Pas à ma connaissance.
Que trouves-tu ?

Posté par
martizic
re : Combinatoire 22-01-23 à 17:13

Pour obtenir 16 exactement je trouves :
4 6 6
5 5 6

Donc uniquement 2 façons différentes. Est-ce juste?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Combinatoire 22-01-23 à 17:27

J'aurais dit 6 :
(4,6,6), (6,4,6) (6,6,4) et (6,5,5), (5,6,5), (5,5,6)

Posté par
Ulmiere
re : Combinatoire 22-01-23 à 17:40

Tu cherches le cardinal de l'image réciproque de 16 par la fonction (+_3) : \{1,\cdots, 6\}^3 \to \{1,\cdots, 18\} définie par (+_3)(x,y,z) = x + y + z


Si on définit (+_2) : \{1,\cdots, 6\}^2 \to \{1,\cdots,12\} par (+_2)(u,v) = u + v il est facile de voir que l'image de (+_2) est \{2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12\} tout entier puisque \{7,8,9,10,11,12\} = 6 + \{1,2,3,4,5,6\} et \{2,3,4,5,6,7\} = 1 + \{1,2,3,4,5,6\} mais que u + v \geqslant 1 + 1 = 2 pour tous u,v \in \{1,2,3,4,5,6\}.


Maintenant, par associativité à gauche de +, on a (+_3)(x,y,z) = (\widehat{+_2})((+_2)(x,y), z)(\widehat{+_2}) est l'addition définie sur \{2,\cdots,  12\} \times \{1,\cdots,6\}.
On peut faire comme au paragraphe précédent pour en déduire que l'image de (+_3) est \{3,\cdots, 18\}. Ensemble qui contient effectivement 16


Il s'agit maintenant d'écrire (+_3)^{-1}(\{16\}) \simeq \bigcup_{i=1}^6 (\widehat{+_2})^{-1}(\{(16-i, i)\}) \simeq \bigcup_{i=1}^6 (+_2)^{-1}(\{16-i\})\times \{i\} (je te laisse écrire pour quelles bijections de type currryfication/application partielle)
Grâce au produit cartésien par le singleton \{i\}, différent à chaque fois, cette union est disjointe, donc \text{Card } (+_3)^{-1}(\{16\}) = \sum_{i=1}^6 \text{Card }(+_2)^{-1}(\{16-i\}).


(\widehat{+_2})^{-1}(\{16-i\}) est vide pour i \in \{1,2,3\} puisque 15,14, et 13 sont strictement supérieurs à 12 donc pas dans l'image de (+_2)
Pour faire 12, c'est forcément 6 + 6 : une possibilité (6,6)
Pour faire 11 c'est 6 + 5 ou 5 + 6 : deux possibilités (6,5) et (5,6)
Pour faire 10 c'est
   soit 5 + 5 : une possibilité (5,5)
   soit 6 + 4 ou 4 + 6 : deux possibilités (6,4) et (4,6)

Au final \text{Card } (+_3)^{-1}(\{16\})  = 1 + 2 + 1 + 2 = 6


------------

Plus généralement, le nombre \text{Card } A\cap (+_k)^{-1}(\{m\}) =: S_{k,m}(A) de façons de tirer k éléments dans A de somme m est donné par la relation de récurrence

S_{k,n,m} = 1_A(m) + \sum_{i\in A\setminus\{m\}} S_{k-1, m-i}(A\setminus\{m\}-i)


Ca a l'air facile à résoudre mais en fait, non parce que l'image réciproque de (+_k) ne se déduit pas facilement de celle de (+_{k+1}) ni réciproquement, même quand A est de la forme \{1,\cdots,n\}.
En fait, la vraie difficulté n'est pas de trouver le nombre de décompositions d'un nombre en une somme de deux autres (séquences de Farey, partitions d'un nombre, etc), mais uniquement de trouver l'image de chaque restriction de chaque (+_k) à chaque sous-ensemble de A.

Je vois bien un algorithme un peu plus performant que cette petite récurrence, mais c'est pas du niveau prépa

Posté par
flight
re : Combinatoire 22-01-23 à 20:44

salut

exercice interessant , puisque  Sylvieg que je salue à confirmé la réponse attendue

on peut ecrire à partir de x+y+z = 16   et en posant que  z = p  
que  y = - x +(16-p)  équation de droite  ;  son intersection avec la droite  x=6  donne  y = 10-p  et son intersection avec la droite y = 6 donne x = 10 - p    avec 10-p 6   soit  p4 et p10.
donc x est compris entre  min(6,10-p) et max(6,10-p) il y aura
max(6,10-p)- min(6,10-p)+1 valeurs acceptables.
si p =4  alors   6-6+1 = 1 cas possible
si p = 5  alors   6-5+1 = 2 cas possibles
si p = 6  alors  6-4+1= 3 cas possibles
soit donc en tout  3+2+1 = 6  cas possibles  sans les detailler
-

Posté par
alb12
re : Combinatoire 22-01-23 à 21:42

salut,
developpe (x+x^2+x^3+x^4+x^5+x^6)^3:
x^18+3*x^17+6*x^16+10*x^15+15*x^14+21*x^13+25*x^12+27*x^11+27*x^10+25*x^9+21*x^8+15*x^7+10*x^6+6*x^5+3*x^4+x^3
regarde le coefficient du terme de degre 16

en ligne avec Xcas pour Firefox (si necessaire decocher Q/R sur une ligne dans la config en haut à gauche)



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