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Niveau énigmes
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Pour un Dollar de plus

Posté par
Imod
31-07-18 à 18:34

Bonjour à tous .

Avez-vous essayé de faire entrer 10+1=11  disques de 1 cm de rayon dans une boîte rectangulaire de 10 cm de long sur 4 cm de large ?

Plus généralement existe-t-il une longueur L entière ( en centimètres ) pour laquelle on peut faire entrer L+1 disques ( toujours de rayon 1 ) dans un rectangle L X 4 ?

Si oui quel est le plus petit de ces rectangles ?

Imod

PS : Attention à bien lire la question .
PPS : Blankage inutile

Imod

Pour un Dollar de plus

Posté par
dpi
re : Pour un Dollar de plus 31-07-18 à 19:12

Bonjour,
Je sens que les neurones vont s'activer à demain !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Pour un Dollar de plus 31-07-18 à 19:29

Joli
Pour le moment, je me contente de faire de l'analyse de texte :
L'énoncé de la seconde question permet de savoir quelle est la réponse pour la première

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 31-07-18 à 19:37

En effet et il faut oublier l'image pour s'imprégner du problème  

Imod

Posté par
royannais
re : Pour un Dollar de plus 31-07-18 à 20:57

Bonjour,

 Cliquez pour afficher

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 31-07-18 à 21:24

Non , les disques ne peuvent pas se superposer

Imod

Posté par
royannais
re : Pour un Dollar de plus 31-07-18 à 21:26

rectificatif

 Cliquez pour afficher

Posté par
dpi
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 08:20

Bonjour,
On suppose bien sûr qu'il n'y a qu'une couche.

 Cliquez pour afficher

Posté par
dpi
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 08:25

>Imod

merci d'animer..

 Cliquez pour afficher

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 09:17

Petites précisions : les pièces sont posées à plat , ne se chevauchent pas  et ne sortent pas du cadre du rectangle .

Amusez-vous bien

Imod

Posté par
LittleFox
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 09:33


On peut couper les disques?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 09:42

Pour le coup(er), je fais du L+2 : J'en case (casse ?) 12 dans le rectangle 410

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 09:51

On ne coupe pas les pièces

Imod

Posté par
mijo
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 12:13

Bonjour à tous
Si je comprends bien la "boîte" a une profondeur nulle et les disques une épaisseur nulle ?
dans le cas de 11 disques je dirais que la longueur ( nombre entier) est 12 cm ( et pour le même prix on peut en caser 12 !)
la longueur mini étant 11,732 cm pour 11 disques

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 19:21

Tu as parfaitement compris le problème mais faire entrer 2n+1 pièces dans un rectangle de longueur inférieure à 2n+1 est plus facile que de faire entrer 2n+1 pièces dans un rectangle de longueur 2n  

L'idée est bonne .

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 19:46

Bonsoir,
Je me lance
La réponse me semble être oui. Le plus petit de ces rectangles a une longueur de 560.

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 19:53

Petite erreur de frappe dans la réponse à Mijo : faire entrer 2n+1 pièces dans un rectangle de longueur inférieure à 2n+2 est plus facile que de faire entrer 2n+1 pièces dans un rectangle de longueur 2n .

@Syvieg : il serait bon de donner une idée de ta stratégie

Imod  

Posté par
LittleFox
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 20:04


Est-ce qu'on peut rouler notre rectangle (dans le sens de la longueur)?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 20:35

Comme dirait LittleFox, un petit schéma vaut mieux qu'un long discours.
Voici donc un long rectangle :

Pour un Dollar de plus

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 01-08-18 à 21:33

Tu as l'idée , on peut faire mieux

Imod

Posté par
dpi
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 07:57

Suite,
Sur le schéma de Syvieg  on voit le décalage de départ dont je parlais dans ma réponse, et je disais qu'il ne serait jamais comblé.
J'avais vu l'effet de vague  qui compensait en partie,mais dans mon modèle cela me
paraissait insuffisant.
Je vois maintenant que c'est possible, je dirai autour de L=449

Posté par
dpi
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 09:47

suite,
On  a donc un décalage  initial de 3/2 cm puis un gain toutes les 5 pièces
dû à l'effet de vague 3/2 (trois tangentes et deux  écartées du bord de 2-3/2 cm ) soit de 0.03606 cm .

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 14:10

Je propose entre 270 et 280.
Avec mes vagues, j'ai calculé par paquets de 10 disques.

Je trouve du \sqrt{4\sqrt{3}-3} dans mes calculs...

Posté par
LittleFox
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 14:48


En les empilant par paquets de 3+3 (au lieu de 5+5) comme si dessous, je pense obtenir une meilleure compression.

Pour un Dollar de plus

Le point le plus à droite du premier cercle a pour abscisse 2, le suivant 1 de plus puis 1 puis un tout petit peu moins que 1, notons cette valeur a. Ensuite ça continue : 1,1,a,1,1,a,1,1,a,...

a = \sqrt{2^2-(2-\sqrt{3})^2}-1 = \sqrt{4\sqrt{3}-3}-1 \approx 0.9819

On a L(n) = \begin{cases} 4+(2+a)\frac{n-3}{3} & \text{ if } n \equiv 0 \pmod{3} \\ 2+(2+a)\frac{n-1}{3} & \text{ if } n \equiv 1 \pmod{3} \\ 3+(2+a)\frac{n-2}{3} & \text{ if } n \equiv 2 \pmod{3} \\ \end{cases}

On cherche le minimum de n tel que L(n+1) <= n. Ce qui arrive pour la première fois avec n=334.

En utilisant la méthode de Sylvieg on a comme incrément (1,1,1,1,a) au lieu de (1,1,a) ce qui donne si mes calculs sont juste un n minimum égal à 556.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 15:29

Bravo LittleFox, c'est effectivement visiblement mieux.
Je vais reprendre mes calculs pour tenter de trouver mon erreur avec 280...

Posté par
LittleFox
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 15:34


Il y a une autre technique alternant b,c,b,c,b,c mais au final moins efficace :

Pour un Dollar de plus

b = \sqrt{2}-\frac{1}{\sqrt{3}} \approx 0.8369
c = \frac{2}{\sqrt{3}} \approx 1.1547

Le n minimum est 438.

Posté par
dpi
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 15:43

Bravo LittleFox
C'est donc la "vague" 2/1 qui l'emporte puisque  celles de 1/1 et 3/2 sont moins performantes ,que donnerait 2/2?

Posté par
LittleFox
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 16:09


Ma dernière solution est une vague 2/2, si on regarde bien il y a 4 pièces accolées. Plus courte est la vague mieux c'est apparemment.

La vague 1/1 est tellement redressée qu'elle est équivalente à la vague /. Qui est l'exemple de départ donné dans l'énoncé.

J'espère ne pas avoir été trop vague

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 16:48

J'étais un peu occupé aujourd'hui

Dans la méthode proposée par LittleFox , pourquoi commencer par le premier disque ?

Imod

Posté par
dpi
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 16:56

suite,
Pendant ce temps j'ai essayé 2/2 et j'arrive à L=221

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 17:01

J'ai des doutes , la vague 2/2 est visiblement moins efficace

Imod

Posté par
LittleFox
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 17:01


@dpi
Faudra qu'on se mette d'accord pour x/y :p (attention que c'est le disque qui doit tenir dans la boîte et non le centre du disque.

Imod
Pourquoi commencer au début? Parce que c'est le début? . C'est aussi le seul disque dont la position est facile à définir/calculer.

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 17:05

@LittleFox : quand tu enlèves les deux premières pièces tu perds 2 sur la longueur

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 17:37

Pour ma méthode avec les groupes de 5, j'ai trouvé mon erreur, et ai réussi à obtenir le même 556 que LittleFox

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 17:55

La solution ( celle que j'ai ) approche de sa fin .

Derny  peut nous proposer son problème ???

Imod

Posté par
LittleFox
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 18:08

Imod

Les solutions étant symétriques cela a-t-il vraiment une importance?

Posté par
LittleFox
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 18:14

Imod @ 02-08-2018 à 17:05

@LittleFox : quand tu enlèves les deux premières pièces tu perds 2 sur la longueur

Imod


Pas nécessairement, dans la technique b,c,b,c,... je perds un tout petit peu moins que 2 sur la longueur. Par contre on pourrait regarder les centres de disques qui tiennent dans une boîte 2x(L-2) et ça reviendrait au même.

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 18:15

LitteFox

On enlève deux d'un côté et deux de l'autre , on ne change rien mais on a gagné deux points  

Imod

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 02-08-18 à 18:19

Nos messages se croisent , prends un moment de recul et tu vas comprendre

Imod

Posté par
dpi
re : Pour un Dollar de plus 03-08-18 à 08:18

Suite,
En fait, on ne s 'intéresse  qu'à la pile qui touche le bord de départ car l'autre pile comprendra une pièce de moins.
Dans l'exemple 2/2   soit 2 pièces tangentes et 2 pièces espacées du bord de 2-3 cm
soit une alternance de 2cm et de  \sqrt{\sqrt{3}}(4-\sqrt{3}) cm.
Sans oublier le rayon ( 1cm )de la première on peut gagner une pièce (soit 2 cm) avec L=445 cm

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 03-08-18 à 09:04

Je voulais simplement dire qu'en enlevant 2 cm à gauche dans la vague 2/1 , on obtenait une boîte de 331 cm de long contenant 332 pièces .

C'est le meilleur résultat que j'ai trouvé .

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Pour un Dollar de plus 03-08-18 à 09:12

Bonjour,

Citation :
On enlève deux d'un côté et deux de l'autre , on ne change rien mais on a gagné deux points

Ai-je bien compris ?Pour un Dollar de plus
Il me semble que, dans cette configuration, on gagne 4 points

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 03-08-18 à 09:48

Pas tout à fait car la coupe à droite va mordre sur un voisin en haut à gauche ( il faudrait grossir l'illustration de LittleFox pour s'en rendre compte ) .

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Pour un Dollar de plus 03-08-18 à 10:28

Je suis d'accord qu'on ne peut pas couper à droite n'importe où.
Il faut couper au niveau de l'axe d'un triangle équilatéral formé par 3 centres.
C'est le cas à gauche. Ce n'est pas toujours le cas à droite.
Si L(557) 556 , c'est à dire que 557 disques rentrent dans un rectangle de longueur 556 , alors les centres des 3 derniers disques ne forment pas un triangle équilatéral ; et on ne peut pas couper

Posté par
dpi
re : Pour un Dollar de plus 03-08-18 à 11:01

Suite....

J'ai  essayé tous les modèles de vagues de 1/1 à 3/3....
Le gagnant est 2/1 qui donne effectivement L=235
Sauf avis de Imod

Pour un Dollar de plus

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 03-08-18 à 11:08

@Dpi : tu veux dire L=331

Imod

Posté par
LittleFox
re : Pour un Dollar de plus 03-08-18 à 11:11

Imod @ 03-08-2018 à 09:04

Je voulais simplement dire qu'en enlevant 2 cm à gauche dans la vague 2/1 , on obtenait une boîte de 331 cm de long contenant 332 pièces .

C'est le meilleur résultat que j'ai trouvé .

Imod


Bien vu, je n'y avais pas pensé.

Ce que dit Sylvieg est valide aussi pour la configuration 1/2. La dernière pièce à droite ne fait pas partie d'un triangle équilatéral et donc on ne peut pas couper.

Je suppose que (N,L) = (332,331) est donc la plus petite solution.

Posté par
Imod
re : Pour un Dollar de plus 03-08-18 à 11:27

LittleFox

Je suppose que (N,L) = (332,331) est donc la plus petite solution.


C'est la meilleure que j'ai trouvée

Imod

Posté par
dpi
re : Pour un Dollar de plus 03-08-18 à 17:02

Avec la chaleur je m'embrouille
Je suis d'accord.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Pour un Dollar de plus 04-08-18 à 08:52

Bonjour,
Encore deux remarques et une question.
A propos de ceci pour ma configuration :

Citation :
Si L(557) 556 , c'est à dire que 557 disques rentrent dans un rectangle de longueur 556 , alors les centres des 3 derniers disques ne forment pas un triangle équilatéral ; et on ne peut pas couper
En fait, j'ai l'impression que l'on peut couper aussi à droite, mais seulement de 1.
On aurait alors une longueur de 553 pour 554 disques

Il est vraiment surprenant que l'optimisation ne se fasse pas en "calant" le premier disque dans un coin. L'intuition est prise en défaut.

Chaque fois (enfin pas tout à fait) que je range des verres de base circulaire sur une étagère, je me demande sil vaut mieux décaler les rangées pour en caser un maximum.
Existe-t-il des études sur ce sujet ?

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