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Egalité dans 3 urnes en n transferts

Posté par
vham
07-05-18 à 15:03

Bonjour,

3 urnes A, B et C.    3n billes dans A ;    B et C étant vides.
Après n transferts repérés de 1 à n, on doit obtenir  n billes dans chaque urne avec la condition :
Pour p de 1 à n, le p-ième transfert comporte p billes transférées d'une urne dans une autre.
Démontrer que c'est possible pour tout n sauf n = 1, 2 ou 4.
Fournir un algorithme permettant de générer la suite des transferts pour tout n autre que 1, 2, ou 4

Posté par
dpi
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 07-05-18 à 17:08

Bonjour,

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Posté par
derny
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 07-05-18 à 19:05

Bonsoir

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pour dpi
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Posté par
vham
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 07-05-18 à 20:55

Bonsoir,
on peut coder chacun des transferts. Je propose :
1 pour transfert de A vers B et -1 de B vers A
2 pour transfert de A vers C et -2 de C vers A
3 pour transfert de B vers C et -3 de C vers B.
n transferts sont ainsi une liste de n nombres et la suite des valeurs dans les 3 urnes est facile à reconstituer et contrôler.
Mais démontrer qu'une solution existe Pour tout n autre que 1, 2 et 4 n'est pas si facile, et présenter un algorithme complet non plus.

Posté par
derny
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 07-05-18 à 21:34

Avec les premières solutions on peut essayer de voir si une loi se dégage.
Cas suivant :

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Posté par
derny
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 07-05-18 à 23:29

Pour n=5 j'avais une réponse en (n-1) au lieu de n transferts. Je rectifie :

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Posté par
lg124
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 08-05-18 à 01:16

Bonsoir,

Liste exhaustive (sauf erreur) des solutions pour n <=7 et nombre de solutions pour n<= 12

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Quelques pistes/observations :

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Posté par
vham
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 08-05-18 à 14:00

Bonjour,

Le nombre de solutions pour n donné augmente avec n
Il faut donc en même temps  choisir une méthode et trouver des régularités entre des n voisins....

Posté par
derny
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 10-05-18 à 21:06

Bonsoir
Apparemment pas de réponse à la question initiale (difficile).
vham peut-être ? Sinon, lg124 peux-tu indiquer ton programme qui donne le nombre de solutions ?
Pour les petites valeurs de n (jusqu'à 7) je m'étais amusé avec une méthode graphique. Sur le diagramme ci-dessous, qui peut servir jusqu'à n=7,  2 trajets sont tracés pour n=7. On part du point en haut pour arriver au gros point central noir. En fait, à l'avant dernière étape on doit arriver sur 6 points du périmètre (facile à repérer) et à l'avant-dernière étape on doit arriver sur un des 6 points de l'hexagone qui entoure le point central. Grace aux symétries on a peu de solutions "vraiment différentes".

Egalité dans 3 urnes en n transferts

Posté par
vham
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 10-05-18 à 21:59

Bonsoir,

Une voie pour une solution (j'en ai une entièrement démontrée) :
Trouver des listes partielles de transferts entre seulement 2 urnes, Soit entre A et B en ayant 0 dans C, Soit entre A et C en ayant 0 dans B, listes partielles qui pourront ultérieurement être concaténées.

Posté par
vham
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 12-05-18 à 12:15

Bonjour,

On ne peut apparemment pas se dispenser, si l'on trouve une solution pour n1, de montrer comment cette solution peut être  étendue à toute une famille de nombres par exemple en progression arithmétique....

Posté par
lg124
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 12-05-18 à 22:36

Bonsoir,

Effectivement c'est plus simple dans ce sens ...

Avec l'indication :

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Posté par
vham
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 13-05-18 à 12:27

Bonjour,

>> lg124 j'essaie avec n=15 votre solution . Le départ est donc 45 0 0

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Posté par
lg124
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 13-05-18 à 15:14

Bonjour,

A trop faire de copier-coller les trois finissent fausses ...

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Code :
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Posté par
vham
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 13-05-18 à 18:53

Bonsoir,

Bravo lg124 : Votre solution est plus élégante que la mienne et la remplace...
Dans votre vérification il conviendrait de vérifier aussi les dépassements (3N) quand vous ajoutez
et bien sûr il faudrait une vérification en calcul symbolique (formel) pour avoir valeur de démonstration.
encore bravo

Posté par
vham
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 13-05-18 à 18:58

Quel est votre éditeur de Python ?
qui a l'air de faire un code "normalisé"

Posté par
derny
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 13-05-18 à 19:03

Bonsoir
Bravo à vous deux pour ce problème et cette résolution (même si je ne comprends pas tout de ce code).

Posté par
lg124
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 13-05-18 à 19:48

Bonsoir,

Quelle était votre solution vham?

Il semble y avoir pas mal de possibilités dans le genre n->an+b mais celles avec a=2 étaient moins 'symétriques' (ou alors il faut regarder pour des plus grands n) et c'est la symétrie qui simplifie la preuve.

La preuve en explicitant simplement toutes les transitions est assez simple mais très lourde  à écrire ..

L'éditeur est Pyzo.

Posté par
vham
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 13-05-18 à 20:57

Bonsoir,

Ma solution décompose N-3=7q+r pour une séquence qui va de 5q+f(r) à N.
La séquence résultante comporte toujours soit B=0 soit C=0.
Votre solution avec r(0,1,2) est plus simple que la mienne avec r(0,1,2,3,4,5,6)

Posté par
vham
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 13-05-18 à 22:38

Bonsoir,

Démonstration formelle pour les séquences de n à 3n

\begin{array} {ccccccccccccc|}\\code & transfert & A & B & C & \\Début && 7n & n & n & \text{fin de séquence n avec A ajusté car 9n 0 0 avant le tout premier transfert} \\2 & n+1 & 6n-1 & n & 2n+1 & & \\\text{(n-2) fois} & & 6n-1 &2 & 3n-1 & \text{ transferts de n+2 à n+2+[2(n-2)] soit de n+2 à 3n-2} \\1&3n-2&3n+1&3n&3n-1 \\-2&3n-1&6n&3n&0 \\2&3n&3n&3n&3n \end{array}
il est évident qu'il n'y a pas de dépassement  <0 ou >9n

faire de même pour les séquences de n à 3n+1 et n à 3n+2

Posté par
vham
re : Egalité dans 3 urnes en n transferts 14-05-18 à 11:35

Bonjour,

Démonstration formelle pour les séquences de n à 3n+1
\begin{array} {ccccccccccccc|}\\code & transfert & A & B & C & \\Début && 7n+3 & n & n & \text{fin de séquence n avec A ajusté car 9n+3 0 0 avant le tout premier transfert} \\2 & n+1 & 6n+2 & n & 2n+1 & & \\ \text{(n-1) fois} & & 6n+2 &1 & 3n & \text{ transferts de n+2 à n+2+[2(n--1)] soit de n+2 à 3n} \\-3&3n&6n+2&3n+1&0 \\2&3n+1&3n+1&3n+1&3n+1\end{array}
il est évident qu'il n'y a pas de dépassement  <0 ou >9n+3

Démonstration formelle pour les séquences de n à 3n+2
\begin{array} {ccccccccccccc|}\\code & transfert & A & B & C & \\Début && 7n+6 & n & n & \text{fin de séquence n avec A ajusté car 9n+6 0 0 avant le tout premier transfert} \\2 & n+1 & 6n+5 & n & 2n+1 & & \\ \text{(n-1) fois} & & 6n+5 &1 & 3n & \text{ transferts de n+2 à n+2+[2(n--1)] soit de n+2 à 3n} \\-2&3n&9n+5&1&0 \\1&3n+1&6n+4&3n+2&0 \\2&3n+2&3n+2&3n+2&3n+2 \end{array}



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