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Enigme de Maths

Posté par
spiritios
15-03-16 à 17:07

Bonjour,

Mon professeur de Maths m'a posé à moi et à ma classe une énigme :
a+b+c+d=20
ab+ac+ad+bc+bd+dc=150
On souhaite déterminer les inconnus a,b,c,d définit sur R

J'ai alors tenter d'isoler les inconnus à partir de la première équation pour les remplacer dans la deuxième mais je bloque et ne sait pas où aller.

Merci d'avance de vôtre aide !

Posté par
Skaro
re : Enigme de Maths 15-03-16 à 17:10

Si tu n'as que deux equations pour 4 inconnues, tu ne que partiellement resoudre ce systeme en exprimant deux inconnues en fonction de sdeux autres.

N'as tu pas des conditions sur a,b,c, et d (entiers, compris dans un intervalle,...)?

Posté par
spiritios
re : Enigme de Maths 15-03-16 à 17:45

Merci de vôtre réponse !

Et non je n'ai eu aucune information supplémentaire,  la solution est peut être alors ce que vous mentionnez :

Citation :
resoudre ce systeme en exprimant deux inconnues en fonction de sdeux autres.
.
Pourriez vous m'aider à y parvenir ?

Posté par
Skaro
re : Enigme de Maths 15-03-16 à 18:26

Je t'aide d'ici 1 heure.

N'hesite pas a mettre un up si tu veux de l'aide d'ici la par quelquun d'autre.

Posté par
Skaro
re : Enigme de Maths 15-03-16 à 19:28

On a d=20-a-b-c

J'ai bien une idee mais elle est un peu bourrin
On remplace dans la seconde equation:

ab+ac+ad+bc+bd+cd
= ab+ac+bc+(a+b+c)*d
= ab+bc+ac+(a+b+c)(20-a-b-c)
=...          je te laisse developper
= -c² -b²-a²-ab-bc-ac+20a+20b+20c

On ecrit ca sous la forme d'un polynme en c (ou en a ou b, toutes les lettres jouant le même rôle)

=-c²+c(20-a-b)+20b+20a-ab-a²-b²

On doit donc resoudre
-c²+c(20-a-b)+20b+20a-ab-a²-b²=150
c²-c(20-(a+b))-20(a+b)+ab+a²+b²-150

Et maintenant on la resoud comme une equation du second degre par calcul du determinant (on etudiant le signe du determinant)

Posté par
spiritios
re : Enigme de Maths 15-03-16 à 19:41

Déjà merci infiniment de m'accorder vôtre temps et de m'avoir répondu, merci.

Je vais tenter de faire tout sa ! (Eh oui c'est sacrément bourrin !)

En tout cas encore une fois merci vous m'avez beaucoup aidé

Posté par
Skaro
re : Enigme de Maths 16-03-16 à 08:38

Un petit conseil.

Le determinant du polynome est negatif, car il peut se mettre sous la forme -A ou A est une somme de carre.

Posté par
spiritios
re : Enigme de Maths 16-03-16 à 18:04

Une somme de carré ? Je n'arrive pas a transformer mon expression comme tel

Du moins pour: 20b+20a-ab-a2-b2-150
(Je vois quelques identités remarquables mais rien de plus)

Mon professeur a confirmé que vous m'avez mit sur la bonne piste !

Posté par
carpediem
re : Enigme de Maths 16-03-16 à 18:47

salut

on peut aussi en déduire que :

(a + b + c + d)^2 = 400 <=> a^2+ b^2 + c^2 +d^2 + 2*150 = 400 <=> a^2 + b^2 + c^2 + d^2 = 100

donc les réels a, b, c et d vérifient |x| =< 10

....

ensuite je résoudrais le système

\left\lbrace\begin{matrix} a + b = 20 - c - d\\ (a + b)(c + d) + ab = 150 - cd \end{matrix}\right. \Leftrightarrow \left\lbrace\begin{matrix} a + b = 20 - c - d\\ (20 - c - d)(c + d) + ab = 150 - cd \end{matrix}\right. \Leftrightarrow \left\lbrace\begin{matrix} a + b = 20 - c - d\\ ab = 150 - cd + (c + d)(c + d - 20) \end{matrix}\right.

on cherche donc deux nombres a et b dont

la somme est S = 20 - c - d
le produit est P = 150 - cd + (c + d)(c + d - 20)

...

Posté par
Skaro
re : Enigme de Maths 16-03-16 à 18:59

c²-c(20-(a+b))-20(a+b)+ab+a²+b²+150 =0
c²-c(20-(a+b))-20(a+b)+(a+b)²-ab+150 =0


Petite erreur de ma part
Calculons ce determinant:

= (20-(a+b))²-4*(-20(a+b)+(a+b)²-ab+150)
=400-40(a+b)+(a+b)²+80(a+b)-4*(a+b)²+4ab-600
=-200+80(a+b)-3*(a+b)² +4ab

on y est presque,
J'espere que tu vas y arriver.

Bon courage

Posté par
spiritios
re : Enigme de Maths 16-03-16 à 21:04

Merci beaucoup Carpediem de vôtre réponse !

Bon bah je dois vraiment pas avoir les yeux en face des trous,
Quand je reprends le discriminant :

=-200+80(a+b)-3*(a+b)² +4ab
J'ai d'abord essayer de voir si le signe était évident (pour ce faire j'ai tenté un tableau de signe mais je pense que c'était  une mauvaise idée)

J'ai alors essayé de transformer en somme de carrés comme vous avez mentionné :

Pour ce faire j'ai tenté de tout développer :
=-200+80(a+b)-3*(a+b)² +4ab
=-200+80a+80b+4ab-3*(a+b)²
=-200+80a+80b-3a²-2ab-3b²
Le fait de tout développer me paraît une mauvaise initiative car je m'éloigne de ma somme de mes carrés

J'ai alors tenté d'autres égalités remarquables en repartant de =-200+80(a+b)-3*(a+b)² +4ab
           =200+80a+80b+4ab-3*(a+b)²
           =40(5+2a+2b+4ab)-3*(a+b)²
           =40(5+2(a+b+2ab))-3*(a+b)²
           =40(5+2(a+b)²-a-b)-3*(a+b)²

Je pense encore une fois m'écarter de la solution

Posté par
Skaro
re : Enigme de Maths 17-03-16 à 09:09

En fait c'est moi qui reproduit la meme erreur de calcul depuis un moment
=-200+80(a+b)-3*(a+b)² +4ab
=-200+40(a+b)-2*(a+b)² +4ab -(a+b)²+40(a+b)

= -2(10²-2*10*(a+b)+(a+b)²)-(a²+b²+2ab-4ab)+40(a+b)
=-2(10-a-b)²-(a-b)² +40(a+b)

Mais sur mon brouillon le terme 40(a+b) disparaissait comme par magie.

Donc en fait ce ne nous avance pas trop et je me retrouve ausi coince que toi.

Je sens tres mal l'idee d'exprimer ce machin sous la forme d'un polynonme en b et recalculer un determinant...

Il est pour quand ce devoir en fait?

Posté par
Skaro
re : Enigme de Maths 17-03-16 à 09:14

Oublie mon derneir message c'est dans le precedent encore aue viens l'erreur

= (20-(a+b))²-4*(-20(a+b)+(a+b)²-ab+150)
=400-40(a+b)+(a+b)²+80(a+b)-4*(a+b)²+4ab-600
=-200+40(a+b)-3*(a+b)² +4ab
=-200+40(a+b)-2*(a+b)² +4ab -(a+b)²+40(a+b)

= -2(10²-2*10*(a+b)+(a+b)²)-(a²+b²+2ab-4ab)
=-2(10-a-b)²-(a-b)²

Voila ta somme de carre.

Tu as repris un faux discriminant, ceci explique cela.
Navre pour cette erreur.

Posté par
spiritios
re : Enigme de Maths 17-03-16 à 19:34

Aha heureusement que vous êtes là !
Ce n'est pas vraiment un devoir, mon professeur a demandé à ma classe de chercher cette énigme pour Vendredi (demain), mais c'est complètement facultatif !

Ne vous excusez pas ! J'aurai dû y faire attention également !
Donc nous avons bien au final un Discriminant négatif , il n'y alors pas de racines réelles  pour le polynôme du second degrés en "c". Les variables jouant le même rôle, il n'y alors pas de solutions de cette énigme mis a part si
a=b=c=d=5. ?

En tout cas je tiens à vous le redire : merci, je n'avais pas du tout le niveau pour ce problème et vous m'avez appris beaucoup pour les factorisations et les identités remarquables !

Posté par
carpediem
re : Enigme de Maths 17-03-16 à 20:11

Citation :
Donc nous avons bien au final un Discriminant négatif , il n'y alors pas de racines réelles  pour le polynôme du second degrés en "c". Les variables jouant le même rôle, il n'y alors pas de solutions de cette énigme mis a part si a=b=c=d=5. ?


il faut être plus rigoureux .... et justifier cette solution ....

un nombre négatif peut être positif .... quand il est nul ....

il faut donc déterminer les réels a et b tels que ce discriminant est nul


PS : ma méthode du système conduirait au même résultat par la suite ....

Posté par
spiritios
re : Enigme de Maths 17-03-16 à 20:56

Oui vous avez raison !  Tout est clair à présent !  Merci pour ce conseil !

J'ai pris en note vôtre méthode du système également ! La seule différence est qu'elle me paraît encore assez difficile pour l'instant (pour moi), je vais donc continuer à travailler pour essayer de tomber avec les mêmes résultats avec vôtre méthode!

Posté par
carpediem
re : Enigme de Maths 18-03-16 à 19:23

Citation :
la somme est S = 20 - c - d
le produit est P = 150 - cd + (c + d)(c + d - 20)

si tu connais les trinômes du second degré et les propriétés de leur racines tu retomberas très vite sur l'autre méthode ....

regarde bien ce qui a été fait et tu verras que c'est quasiment la même chose ... dans une présentation différente ....

Posté par
alainpaul
re : Enigme de Maths 19-03-16 à 16:23

Bonjour,


L'énoncé me semble incomplet;il n'y est pas dit que les solutions doivent être entières.



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