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Niveau énigmes
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Couleur de chapeaux

Posté par
Vassillia
15-09-23 à 14:19

Bonjour, une professeur de logique va attribuer au hasard des chapeaux colorés à ses n étudiants. Elle leur demande de se disposer en file indienne les uns derrière les autres de sorte que chaque étudiant voit uniquement les chapeaux des étudiants devant lui.
Les étudiants devront, chacun à leur tour et dans l'ordre qu'ils veulent, donner une couleur de sorte que tous les autres étudiants entendent cette réponse. Ceux qui donnent la couleur de leur propre chapeau seront dispensés d'examen final.

Les étudiants ont la permission de se concerter avant l'épreuve pour élaborer la meilleure stratégie. Ils comptent sur vous pour les aider à être le moins nombreux possible à passer l'examen final dans les cas suivants :
1) Il n'y a que 2 couleurs : noir et blanc
2) Il y a c>2 couleurs dont la liste est connue des étudiants
3) Il y a n+1 couleurs dont la liste est connue des étudiants et ils savent que chaque étudiant aura une couleur différente des autres mais ils ne peuvent pas répéter une couleur déjà dite.

Les 2 premiers cas sont plutôt connus mais le 3ème moins il me semble et bien sûr vous pouvez commencer par un petit nombre d'étudiants pour que tout le monde puisse s'amuser avec ce problème.

Posté par
thetapinch27
re : Couleur de chapeaux 15-09-23 à 18:34

Bonjour,

Pour le 1)

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Pour le 3)
Je vois un point à clarifier : est-ce que les autres savent si celui qui vient de parler a eu juste ou faux ?
* Si oui:
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Pour le 2) ... ça m'a l'air plus compliqué ...

Posté par
Vassillia
re : Couleur de chapeaux 15-09-23 à 19:05

OK pour le 1) bravo

Non, ils ne le savent pas forcément pour le 3) mais même si c'était le cas, je ne comprends pas ton raisonnement.
Le premier qui parle a 1 chance sur 2 de se tromper.
- S'il a raison, le suivant connait la couleur sur la tête du précédent et toutes celles devant lui. Il hésite donc entre la couleur non distribuée et celle sur sa propre tête. A nouveau 1 chance sur 2 de se tromper, je suis d'accord avec toi.
- S'il a tort, le suivant connait la couleur non distribuée et toutes celles devant lui mais il n'a absolument aucune idée de la couleur sur la tête de celui qui  vient de parler. Il hésite donc entre la couleur de celui qui vient de parler et celle sur sa propre tête. A nouveau 1 chance sur 2 de se tromper.

Si le sort s'acharne contre les pauvres étudiants, le premier donne la couleur non distribuée et chacun de ceux qui parlent ensuite donne la couleur de son prédécesseur. Bilan, ils vont tous à l'examen final.  A moins que je n'ai pas compris ce que tu voulais faire.

Posté par
thetapinch27
re : Couleur de chapeaux 15-09-23 à 19:50

Bonjour,
Oui en effet ça ne change pas le problème. Erreur de raisonnement de ma part. Donc pour l'instant j'amène en gros la moitié des étudiants en examen puisque c'est 1 chance sur 2 à chaque fois. C'est déjà ça. Mais crois que j'ai mieux :

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Posté par
Vassillia
re : Couleur de chapeaux 15-09-23 à 22:35

Bon ben du coup, on peut faire encore mieux...

Posté par
Vassillia
re : Couleur de chapeaux 17-09-23 à 18:31

Alors quelques petits indices :
Pour le 2) on peut avoir un seul étudiant max qui passe l'examen en étendant l'idée de thetapinch27
Pour le 3) on peut avoir 3 étudiants max qui passent l'examen en utilisant le 2) mais on pourra aussi faire encore mieux en trouvant une autre idée (je vous en dirais plus si on arrive jusque là car c'est vraiment joli du moins selon mes gouts)

Posté par
LittleFox
re : Couleur de chapeaux 18-09-23 à 16:52

Pour 2)

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Posté par
LittleFox
re : Couleur de chapeaux 18-09-23 à 16:57

Pour moi le 3) est le même que le 2)

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Posté par
Vassillia
re : Couleur de chapeaux 18-09-23 à 17:22

Ah ben voilà !
Bien joué LittleFox, pour le 2) mais pour le 3) je ne suis pas entièrement d'accord ou alors il y a quelque chose qui m'échappe.
Dans les 2 chapeaux restants, je présume que tu comptabilises celui du premier qui a parlé et celui non distribué.
Mais en disant l'une de ces 2 couleurs, le suivant a parler va croire que cette réponse qu'il vient d'entendre correspond à la couleur du chapeau du précédent.
Donc il va faire les calculs avec cette donnée et après ça risque de devenir n'importe quoi, non ?

Posté par
Vassillia
re : Couleur de chapeaux 21-09-23 à 13:14

Un petit indice pour vraiment optimiser la question 3)
Pensez "permutations", cela devrait faire plaisir à GBZM

Posté par
LittleFox
re : Couleur de chapeaux 21-09-23 à 13:43

@Vassillia
Tu as raison, une fois atteint celui qui ne peut dire son chapeau, l'argument est fichu.
Les deux chapeaux restants (celui non distribué et celui du premier qui parle) ne sont pas indépendants des autres chapeaux, il y a peut-être un argument à voir là.

Posté par
Vassillia
re : Couleur de chapeaux 30-09-23 à 00:57

Histoire d'en finir avec ce problème, sauvons la stratégie de LittleFox. Celui qui a le chapeau qui a été annoncé au tout début et qui ne peut donc pas donner sa couleur se sacrifie en donnant la couleur du chapeau du dernier à parler que tout le monde peut voir.
Ainsi ils devinent tous la vraie couleur qui aurait du être donnée par le malheureux sacrifié, c'est celle donnée au tout début, et donc les affaires peuvent reprendre normalement.
Bilan : le premier qui parle, celui qui a la couleur correspondante et le dernier qui parle peuvent être amenés à passer l'examen mais on peut faire mieux.

On imagine la liste des couleurs en rajoutant au tout début celle non distribuée puis les couleurs dans l'ordre où les étudiants vont parler (de celui qui en voit le plus à celui qui en voit le moins).
On a donc une permutation de n+1 couleurs, le premier à parler hésite entre 2 couleurs, il doit donc choisir entre 2 permutations qui ne différent que par une transposition. Il y en a forcément une paire et l'autre impaire, il choisit la permutation paire et par la suite tous les autres feront de même. Ils choisiront entre les 2 couleurs de sorte à avoir une permutation paire et seront donc assurés d'avoir la bonne réponse.

Ce n'est pas clair, prenons un exemple où on remplace les couleurs par des chiffres :
Le premier à parler sait ??42 il hésite donc entre 1342 et 3142 et il choisit la permutation paire c'est à dire 1342 et donne la réponse 3 (on ne sait pas s'il a raison)
Le second à parler sait ?3?2 il hésite donc entre 1342 et 4312 et il choisit la permutation paire c'est à dire 1342 et donne la réponse 4 (il a forcément raison)
Le dernier à parler sait ?34? il hésite donc entre 1342 et 2341 et il choisit la permutation paire c'est à dire 1342 et donne la réponse 2 (il a forcément raison)

Bilan : seul le premier à parler peut être amené à passer l'examen.
Je trouve cette solution qui n'est pas de moi mais de Konstantin Knop et Alexander Shapovalov absolument magnifique, j'espère que cela vous aura plu quand même.

Posté par
LittleFox
re : Couleur de chapeaux 30-09-23 à 09:11

C'est une belle solution 🙂



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