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existence d'un triangle

Posté par
ming
09-08-17 à 23:16

Bonjour

Quand on choisit arbitrairement trois nombres, la probabilité de construire un triangle, de longueurs de cotés ces trois nombres, est de 1/4.
On désire trois réels dont la somme est 20 pour construire un triangle ayant des longueurs de côtés ces trois réels mais avec une probabilité de 2/3.

Quels réels faut-il choisir? 


Posté par
dpi
re : existence d'un triangle 10-08-17 à 09:34

Bonjour,
Et toujours merci pour l'animation..

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Posté par
Slpok
re : existence d'un triangle 10-08-17 à 15:23

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Posté par
ming
re : existence d'un triangle 10-08-17 à 21:31

bonjour dpi et Sipok

En effet , il y a , en principe, 2 cas favorables pour 1 non favorable et tout événement certain a pour probabilité 1 et non pas 2/3 . Donc p(5/6/9; 8/8/4 etc...) = 1 mais pas 2/3

Posté par
verdurin
re : existence d'un triangle 10-08-17 à 22:26

Bonsoir ming.
Je m'interroge sur sur le sens de ta question.
Déjà l'affirmation

Citation :
Quand on choisit arbitrairement trois nombres, la probabilité de construire un triangle, de longueurs de cotés ces trois nombres, est de 1/4.
me semble douteuse.
Ensuite, si on choisis trois nombres dont la somme est 20, il peuvent être les côtés d'un triangle ou ne pas l'être. Mais je ne vois pas comment parler de probabilités  après avoir choisi les trois nombres.

il y a manifestement quelque chose que je n'ai pas compris.
Si tu avais la gentillesse de m'éclairer, je t'en serais reconnaissant.

Merci d'avance,
verdurin.

Posté par
ming
re : existence d'un triangle 11-08-17 à 00:35

Bonsoir verdurin
Dans la présentation, on choisit "au hasard" trois nombres et l'on sait qu'ils ne mesurent  pas toujours les côtés d'un triangle (non aplati) mais une fois sur quatre.
Qu'est-ce qui est douteux? Ce qui peut l'être, c'est la façon de choisir "au hasard" ces trois nombres. Par exemple, on peut demander à trois personnes de choisir chacune "au hasard" un nombre.
Ensuite,

Citation :
Ensuite, si on choisit trois nombres dont la somme est 20

j'ai écrit :
Citation :
On désire trois réels dont la somme est 20
et non pas on choisit.
Par contre, ce qui est douteux, c'est ma remarque à dpi et Sipok, Je me suis fourvoyé car on a affaire à une loi de probabilité à densité.

Posté par
ming
re : existence d'un triangle 11-08-17 à 00:39

Re dpi et Sipok

Vous pouvez oublier ma remarque...
Vos réponses n'étant pas justifiées, pouvez-vous m'éclairer?

Posté par
dpi
re : existence d'un triangle 11-08-17 à 08:43

Bonjour,

Tout d'abord pour un total de 20 pour 3 nombres  a,b,c  ,il y une liste acceptable.
Dans cette liste on élimine  les cas a<b+c   b<a+c   c <a+b.
Il ne reste que  8 candidats.
Un petit coup d'Al Kashi /Héron et on en trouve deux.
donc 2/8 sauf erreur.

Posté par
ming
re : existence d'un triangle 11-08-17 à 12:51

bonjour verdurin

Effectivement, dans la présentation, il manquait la somme n des mesures des trois côtés a, b et c.
Donc , n est donné , on choisit au hasard a et b  tels que a + b < n.
La probabilité de l'évènement:  a, b et c  = n-(a+b) sont les mesures des côtés d'un triangle  non aplati est 1/4.
a, b et n sont réels strictement supérieurs à 0.

Je crois que la démonstration est due à Emile Lemoine; il utilise une propriété du triangle équilatéral: la somme des distance d'un point intérieur au triangle aux trois côtés égale la longueur de la hauteur.

Posté par
verdurin
re : existence d'un triangle 12-08-17 à 00:35

Bonsoir ming.
Effectivement, j'aurai du y penser.
Mais je suis bêtement parti sur trois nombre tirés uniformément dans [0;1].
Ce qui donne une probabilité de 1/2 d'avoir un triangle.

Pour ta question j'ai trouvé deux solutions, mais elles sont vraiment inélégantes.

Je vais essayer de penser encore un peu avant de les poster.

Posté par
verdurin
re : existence d'un triangle 13-08-17 à 19:33

Bonsoir.

Une possibilité.

 Cliquez pour afficher

Sauf erreur de calcul de ma part la probabilité d'obtenir 3 segments pouvant former un triangle est alors 2/3

Posté par
ming
re : existence d'un triangle 13-08-17 à 23:48

bonsoir  verdurin

 Cliquez pour afficher

Posté par
verdurin
re : existence d'un triangle 14-08-17 à 00:34

Bonsoir ming.
En fait j'ai interprété « tirer au hasard uniformément trois nombres dont la somme est 20 » par « choisir au hasard  uniformément et indépendamment deux nombres x et y entre 0 et 20 ».
En prenant a =min(x,y) et b=max(x,y) les nombres tirés pour les côtés sont a, b-a et 20-b.

On a alors un schéma mois symétrique que le triangle équilatéral, mais plus exploitable.
existence d\'un triangle
les points bleus ( et rouges ) correspondants aux cas où on peut avoir un triangle, éventuellement aplati.

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Posté par
verdurin
re : existence d'un triangle 14-08-17 à 00:44

Ceci étant dit, j'espérais une solution en modifiant les densités de x et y.
Mais je suis certain ( ou presque ) que l'on ne peut pas obtenir une probabilité supérieure à 1/2 sans abandonner l'indépendance entre x et y.

Posté par
ming
re : existence d'un triangle 14-08-17 à 18:25

merci verdurin , je vais regarder ta solution.
En attendant, en voici une.

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existence d\'un triangle

Posté par
verdurin
re : existence d'un triangle 19-08-17 à 22:23

Bonsoir ming.
Je crois que nos approches sont assez différentes.
Ce qui est bien c'est que l'on trouve le même résultat.

Sinon, une voie que je trouve plus satisfaisante.

La valeur du périmètre n'a aucune importance.  On peut donc prendre un périmètre égal à 1.
On le coupe en deux suivant une loi bêta dont les deux paramètres sont égaux à b (ce qui assure une symétrie des coupes).
On recoupe le morceau le plus long ( ce qui assure de façon simple la dépendance entre les deux coupes) suivant la même loi, via une proportionnalité à sa longueur.
Pour b=1 on trouve un résultat légèrement inférieur à 2/3 et pour b=2 un résultat supérieur à 2/3.

Il y a donc une valeur de b situé entre 1 et 2 qui donne le résultat voulu.

Mais j'ai beaucoup de mal avec le calcul numérique d'intégrales doubles. (Pour b=1 et b=2 le calcul exact est assez simple).

Je vais quand même réessayer, mais premières tentatives m'ayant conduit à des résultats aberrants.

Posté par
verdurin
re : existence d'un triangle 19-08-17 à 22:25

mes premières tentatives m'ayant conduit à des résultats aberrants.

Posté par
ming
re : existence d'un triangle 21-08-17 à 00:31

bonsoir verdurin

je ne connais pas la loi mais est-ce nécessaire?
De plus, j'ai passé l'âge des intégrales multiples mais je lirai volontiers ta démonstration car je trouve que tu as du mérite d'approfondir ce sujet: je n'ai pas la même curiosité.

Posté par
dpi
re : existence d'un triangle 21-08-17 à 12:13

Bonjour,

Pour ma part ,ma réponse ne se base que sur des Naturels et non des
Réels.
Il y a 2 triplets sur 8 possibles ce qui simplifiait grandement le problème

Posté par
ming
re : existence d'un triangle 21-08-17 à 19:25

dpi

Oui mais ce serait trop facile.

Posté par
verdurin
re : existence d'un triangle 23-08-17 à 19:37

Bonsoir.
Pour le schéma de départ
existence d\'un triangle
En prenant le cas x\ge y les segments mesurent 1-x,\ x-y $ et $ y.
On écrit les inégalités triangulaires :

1-x+x-y\ge y $ donc $ y \le \frac12\ ;
 \\ x-y+y \ge 1-x $ donc $ x \ge \frac12\ ;
 \\ y+1-x\ge x-y $ donc $ x-y \ge\frac12.

Ce qui donne le triangle bleu en bas et à droite.
L'autre triangle est obtenu par symétrie, en supposant y\ge x.

Ensuite
L'idée de base est que si on recoupe au milieu le plus grand morceau obtenu après le premier partage, on peut toujours faire un triangle.
On est sur les lignes vertes du schéma ci-dessus.

Il convient donc, pour augmenter la probabilité d'avoir un triangle, de recouper le plus grand morceau aux alentours du milieu.

Pour des raisons esthétiques, j'ai décidé que les lois de de partages du premier segment et du morceau le plus long après le premier partages devaient être identiques ( à un facteur d'échelle près ) et à densités continues et symétriques.

J'ai donc regardé des densités proportionnelles   \Bigl(x(1-x)\Bigr)^b, à un facteur d'échelle près pour la seconde coupe.
C'est à dire que la variable aléatoire X donnant la position de la première coupe suit une loi bêta de paramètres b+1 et b+1, et que, si x est la longueur du plus grand morceau, la variable aléatoire Y donnant la position de la seconde coupe est telle que Y/x suit une loi bêta de paramètres b+1 et b+1.
Une image pour les densités correspondants à b=1, b=2.5 et b=3. Quand b augmente, la densité se concentre vers le milieu du segment.
existence d\'un triangle



Le calcul
En utilisant la symétrie entre x et 1-x, on peut supposer x\ge\fra12. Ce qui entraîne que le résultat obtenu doit être multiplié par 2.

On voit sur le dessin ci-dessus que, X=x étant donné, on a un triangle quand Y est entre x-1/2 et 1/2.
Et donc Y/x entre 1-1/(2x) et 1/(2x).
existence d\'un triangle
En désignant par f la densité commune de Y/x et de X on a donc

$P$($triangle$\vert X=x)=\int_{1-1/(2x)}^{1/(2x)}f(u)\text{d}u=p(x)

puis

$P$($triangle$)=2\times\int_{1/2}^1 f(x)p(x)$d$x.

Il est évident que la probabilité d'avoir un triangle est une fonction croissante de b.

J'ai fait du calcul numérique avec XCas, quand j'ai réalisé que la loi bêta faisait certainement partie de son répertoire.
g désignant la fonction qui associe à un exposant b la probabilité g(b) d'avoir un triangle quand X et Y/x suivent la loi bêta de paramètres b et b on a :

g(b):=2*nInt(betad(b,b,x)*betad_cdf(b,b,1-0.5/x,0.5/x),x,0.5,1)

et on trouve
g(2)0.635532333439
g(3)0.776004272578
g(2,5)0.715219838148
g(2,1792)0.666665649069
Et j'avais calculé les deux premiers à la main, en trouvant le même résultat.

Posté par
ming
re : existence d'un triangle 27-08-17 à 00:49

bonjour verdurin
Excuses mais je n'ai pas pu te lire jusqu'au bout...
Je n'ai plus le niveau suffisant (ni l'envie) de  comprendre cette théorie.
(l'Envie est un restaurant à côté de Toulon : cet envie me tente plussss)

Posté par
verdurin
re : existence d'un triangle 27-08-17 à 23:01

Comme je te comprend !
Mais ma douce et tendre préfère ma cuisine à celle des restaurants.

Posté par
ming
re : existence d'un triangle 28-08-17 à 15:40

bonjour  verdurin

Tu te fais exploiter...Alors que fait-elle pendant que tu es aux fourneaux?

Posté par
verdurin
re : existence d'un triangle 29-08-17 à 21:15

Elle n'est pas encore à la retraite : elle travaille.



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