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Niveau Maths sup
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minimum d'une somme

Posté par
ming
01-07-11 à 03:17


Bonjour

Les données sont les couples (ak, bk), k€{1,…,9} ; ak , bk 0 ;

Le problème consiste à calculer le minimum de l'ensemble E des  nombres (ar(bs)) obtenus en permutant les couples (ak, bk) de toutes les façons possibles (9! ).r de 1 à 9 et s de r à 9.

Quelles sont les permutations qui donnent le minimum de E?

Posté par
DOMOREA
minimum d'une somme 01-07-11 à 08:18

Bonjour,
Tels que les éléments de E sont présentés, ils sont de valeurs constantes.
S'agit-il plutôt de \sum_{i=1}^9 a_i b_{\sigma(i)} avec \sigma \in P
P:ensemble des permutations de {1,2,...,9} ?

Posté par
DOMOREA
minimum d'une somme 01-07-11 à 08:30

Intuitivement, un rangement dans un ordre des a_i et le rangement dans l'ordre contraire des  b_j puis la somme des produits des a_sb_rainsi appariés semble donner la valeur minimum.

Posté par
DOMOREA
minimum d'une somme 01-07-11 à 08:55

Supposons en renumérotant éventuellement les ai et bj que a_1\le a_2\le...\le a_9  et  b_1\ge b_2\ge...\ge b_9
a_1b_1+a_2b_2+...+a_9b_9-(a_1b_{\sigma(1)}+a_2b_{\sigma (2)}+...+a_9b_{\sigma(9)})
=a_1(b_1-b_{\sigma(1)})+a_2(b_2-b_{\sigma(2)})+...+a_9(b_9-b_{\sigma(9)})
cette somme sera minimale si chaque facteur entre parenthèses est négatif ou nul.

Posté par
ming
minimum d'une somme 01-07-11 à 13:20

Bonjour

Dans le cas de 3 couples (a1,b1) etc...une permutation, par exemple
(a1,b1);(a2,b2);(a3,b3) donne comme somme a1(b1+b2+b3)+ a2(b2+ b3)+ a3b3.

vous prenez une autre des 3! permutations des 3 couples et vous calculez le nouveau nombre obtenu.
Est-ce plus clair?

A+

Posté par
DOMOREA
minimum d'une somme 01-07-11 à 14:46

Bonjour,
mes yeux m'ont joué un tour, je n'avais pas perçu le "r" pour somme de r à 9
Je vais donc revoir ma copie.

Posté par
DOMOREA
minimum d'une somme 01-07-11 à 14:58

un point d'éclaircissement
Comment ecris-tu la somme pour la permutation (a_2,b_2);((a_1,b_1);(a_3,b_3)?
est-ce a_2(b_2+b_1+b_3)+a_1(b_1+b_3)+a_3b_3 ?

Posté par
ming
minimum d'une somme 01-07-11 à 15:24

ok, ainsi que l'exemple que je t'ai donné

A+

Posté par
DOMOREA
minimum d'une somme 02-07-11 à 09:45

bonjour,
Toute permutation est la composée d'inversions et toute inversion est la composée d'invertions d'indices consécutifs.
Il suffit donc d'onbserver l'effet sur la somme d'une inversion de type(i,i+1)
Or le résultat est simple.
Soit \sigma la permutation de départ (1,2,...,9) etS_{\sigma} la somme associée, alors la différence entre la somme S_{\sigma}et S_{(i,i+1)o\sigma} obtenue pour la permutation (i,i+1)o\sigma est a_ib_{i+1}-a_{i+1}b_i
Ce résultat peut s'interpréter comme \det(\vec{U_i},\vec{U_{i+1}})or ce déterminant est positif si arg(z_i)\le arg(z_{i+1}  (avec z_i=a_i+i b_i  et z_{i+1}=a_{i+1}+ib_{i+1})
Le fait d'avoir un résultat positif montre que l'on obtient une somme inférieure avec cette inversion.
En conclusion il faut ranger les z_i=a_i+ib_i par ordre d'argument décroissant
et la permutation qui donne la somme minimale est celle-ci.

Posté par
ming
minimum d'une somme 02-07-11 à 15:04

Bonjour DOMOREA

Le minimum correspond à tous les det(Ui , Ui+1) négatifs.
Maintenant on classe tous les couples tels que bk=0 en dernier lieu.
Il suffit alors de classer les autres couples dans l'ordre croissant des quotients:
ak/bk.

En général, il n'y a pas unicité

Merci de ton travail

A+



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