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problème de déconfinement

Posté par
chris29
13-05-20 à 09:44

**Bonjour**
En ces temps de déconfinement, les regroupements sont réglementés.
Les amis mathématiciens qui souhaitent se rencontrer doivent respecter 2 règles : pas de regroupement de plus de 10 personnes et une distance minimum de 1 mètre entre chaque ami.
Dans ces conditions, on peut s?interroger sur la taille minimum d?une pièce qui peut accueillir les mathématiciens fêtards.

Ce qui nous amène au problème suivant :
Soit un groupe de 10 personnes, espacées les unes des autres de 1 mètre minimum.
Quelle est la surface du plus petit carré qui peut contenir le groupe ?
Du plus petit rectangle ?
Du plus petit disque ?

En plus de la surface, il faut indiquer la position de chaque personne pour les 3 formes de pièce.

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 13-05-20 à 10:19

Bonjour,
Merci d'animer.
les personnes peuvent-elles être adossées à la  cloison et si oui y a t-il
une marge d'épaisseur du corps ??

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 13-05-20 à 10:31

Bonjour

En fait tu cherches la taille du plus petit carré ou disque pouvant contenir 10 disques ( ouverts ) disjoints et de rayon 1 . Il y a plusieurs sites qui donnent ce genre de résultat .

Imod

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 13-05-20 à 10:44

On va dire que les personnes sont des points.

 Cliquez pour afficher

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 13-05-20 à 11:05

soit:

 Cliquez pour afficher

Posté par
chris29
re : problème de déconfinement 13-05-20 à 11:15

Voila quelques précisions :
On peut considérer les personnes comme ponctuelles.
De plus, une personne peut être adossée à un mur sans qu'il y ait de distance entre elle et le mur.
Je vous accorde que c'est un modèle un peu simpliste, mais c'est déjà suffisant.

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 13-05-20 à 12:02

Le bord ne pose pas de problème , il est clair qu'il faut ajouter un rayon au disque ou au carré avant de répartir les disques .

Imod

Posté par
ty59847
re : problème de déconfinement 13-05-20 à 12:21

 Cliquez pour afficher

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 13-05-20 à 18:16

Suite,
Il semble que la surface la plus petite soit un rectangle de  5.196 m² (ce qui veut dire
que les écoles pourraient nettement faire mieux
Pour le disque j'en suis à d=2.7

Posté par
ty59847
re : problème de déconfinement 13-05-20 à 18:37

2.7 pour le disque !!!
Je voyais des pistes, en me disant, on va arriver à 2.9 au mieux, en étant très optimiste, mais je n'ai pas explorer plus que ça, parce que c'est très long.

J'ai hâte de voir ce 2.7.

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 14-05-20 à 06:19

>ty59847
Désolé ,j'ai un point en dehors ,on doit faire légèrement mieux que 3

Posté par
ty59847
re : problème de déconfinement 14-05-20 à 09:07

Ouf, je suis rassuré
Dans ton dessin, on a 4 points qui forment un diamètre (1,4,6,7), et 3 points dans chaque demi-cercle.
On peut déformer un peu la ligne (1,4,6,7), pour avoir une distance un peu plus courte que 3 entre 1 et 7, mais pas indéfiniment. Ca oblige à éloigner les autres points.
Par symétrie, on peut imposer que le centre du cercle soit le milieu de (4,6) , et que les angles (1,4 - 4,6) et (4,6 - 6,7) soient égaux. Ca devrait permettre d'améliorer encore un peu. Mais très peu.

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 14-05-20 à 10:46

Avec l'indication que j'ai donné pour le disque j'arrive à environ 3,44 m² .

Imod

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 14-05-20 à 10:58

Petite erreur de calculatrice :

Pour le disque : 6,215 m² .
Pour le carré : 5,6334 m² .

Imod

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 14-05-20 à 18:09

Bonsoir Imod

Comment fais-tu pour un diamètre de 2.813 m?

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 14-05-20 à 18:44

Salut Dpi

C'est un peu ce que je dis depuis le début , il y a des sites pour ça :

problème de déconfinement

Imod

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 07:27

>Bonjour Imod,
Comme chaque confiné est un point,tu peux éviter les cercles ....
d'autre part  ,je ne suis pas sûr de ton aire
Enfin qu'est devenu chris29?

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 08:07

Je ne pense pas avoir fait d'erreur mais la figure nécessite peut-être des explications .

Les disques sont de rayon 50 cm et les personnes sont les centres des disques . Comme les disques sont d'intérieurs disjoints il y a bien la distance de sécurité . Le disque à considérer est le grand disque dont on a diminué le rayon de 50 cm .

Imod

PS : Pour le rectangle l'aire est nulle en alignant tout le monde .  

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 11:16

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 12:20

La solution pour le disque de Imod
se présente ainsi:
Soit un cercle de rayon 2.813 m on met un confiné sur un point du cercle puis  7 confinés
tous les  41°647  . On trace ensuite une droite passant par le centre du cercle et le centre du point4 ,les deux derniers sont  sur situés  à 0.5 m de part et d'autre du centre sur cette droite.

problème de déconfinement

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 12:21

En plus ce n'est pas le rayon,mais le diamètre ce qui confirme que l'on pouvait viser moins de  3 m

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 16:55

La solution pour le carré ( pas très intuitive ) :
problème de déconfinement

Imod

Posté par
ty59847
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 17:21

Pour le carré, j'ai une solution beaucoup mieux, avec un carré de 2.4m de côté, soit 5.76m²

 Cliquez pour afficher

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 17:25

C'est quand même moins bien que mes 5,63 m²  

Imod

Posté par
ty59847
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 17:35

Je me référais au dernier dessin, avec une surfce de 6.747m² pour le carré.

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 18:09

Non , 6,747 est le côté du carré pour des disques de rayon 1 , après il faut adapter ( sans se tromper ) .

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 18:12

Bonjour,
Un site intéressant pour le carré :
Pour "voir" le cas 10 :

Et aussi :

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 18:38

J'avais un autre site bien meilleur mais je n'arrive plus à me connecter ( heureusement j'ai sauvegardé quelques pages ) .

Imod

Posté par
chris29
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 18:50

Bonjour,

Bravo pour vos solutions.
J'aime beaucoup celle du rectangle, je n'y avais pas pensé.
Finalement, il suffit de faire cours dans les couloirs et plus dans les salles.

En préparant l'énigme, j'avais pensé à des figures géométriques régulières ou presque.
La structure la plus compacte que j'ai trouvée est de disposer 9 personnes sur un cercle, avec un angle de 40° entre chaque personne, et la dernière personne au centre.
Dans ces conditions, le rayon du cercle doit être de 1,46m.
La surface du disque 6,71m2, le carré 8,29m2 et le rectangle 8,16m2.

Vos solutions sont bien meilleurs.
Mais pouvez vous en trouver d'autres avec des structures (quasi) régulières?

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 15-05-20 à 18:57

Pour le plaisir,voici la solution d'Imod

Soit un carré de coté 2.3735 d'aire  5.6335 et la disposition des 10 points

problème de déconfinement

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 16-05-20 à 09:10

J'ai retrouvé mon lien, il y a de quoi s'amuser :

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : problème de déconfinement 16-05-20 à 09:57

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 17-05-20 à 10:15

Pour ceux qui se sont amusés à observer les différents dessins , il y a des choses surprenantes . Par exemple , si on arrive à poser six assiettes identiques sur une table circulaire , on est assuré de pouvoir en ajouter une septième .

problème de déconfinement

Imod

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 28-05-20 à 18:59

Bonjour,
Je remonte cet exercice ,tout d'abord pour montrer que  l'on peut faire  beaucoup mieux
que la règle des 4 m² par personne.
Mais surtout pour m'étonner du désintérêt passager pour les "détentes".  

Posté par
derny
re : problème de déconfinement 30-05-20 à 08:01

Bonjour
Ce problème avait été posé (sous une autre forme) en 1993 dans la revue "Jouer jeux mathématiques" pour le cercle et pour bien d'autres valeurs que 10. La solution présentée par Imod le 14-05 à 18h44 est la bonne. Malgré une apparente simplicité on arrive quand même a une équation du 6e degré.
Dpi ta présentation du 15-05 à 12h20 est fausse ainsi que tes explications.
Je dois partir mais j'essayerais de revenir sur ce problème.

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 30-05-20 à 10:36

@Derny

Il faut tout de même faire attention , certains "remplissages" sont démontrés d'autres ne sont que les meilleures solutions trouvées . Après il y a le problème de la valeur exacte et il est vrai qu'il faut parfois passer par des équations de degré supérieur à 4 , et oublier les radicaux .

Ce que je trouve amusant dans le lien que j'ai donné c'est qu'on peut facilement optimiser le nombre de personnes respectant la distanciation dans des pièces de formes étranges : en triangles , en "L" , en hexagones , en ellipse ...

Imod

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 30-05-20 à 11:17

Bonjour,
Je viens de vérifier et certainement que les fans de Géogébra  confirmeront:problème de déconfinement

Soit un cercle de rayon 1.4065 et 8 points distants de 1 m soit tous les  41.6472° centres
de cercles de 1 m de diamètre .
On trace le cercle 10 tangent aux cercles 4 et 5.
On dispose d'un angle  de  68.4693 ° pour tracer le cercle 9 tangent aux cercles 1 et 8.
On vérifie que la symétrie de l'axe bleu  est validée et quelle mesure 1 ,  distance des centres  des cercles 9 et 10.
Pour mémoire la tangence de ces deux cercles s'effectue  à 0.0513  " à l'est" du cercle de base.

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 30-05-20 à 16:11

Pour ceux qui aiment la précision (je propose 10 décimales):
a/le cercle doit avoir un rayon de 1.4065128157
b/le point de tangence des cercles 9 et10 se situe sur le diamètre    du cercle d'origine médiatrice de la ligne des centres   4 et 5 et  1 et 8 , à 0.0513854148  à gauche  de son centre.

Posté par
Imod
re : problème de déconfinement 30-05-20 à 18:36

En ce moment dans les couloirs et salles de classe on n'est pas vraiment préoccupés par la dixième décimale mais je suis d'accord avec toi il faut faire vivre le forum détente

Imod



  

Posté par
derny
re : problème de déconfinement 30-05-20 à 20:36

Bonsoir
La valeur donnée par dpi (1.4065128...) est la bonne.
L'équation qui donne le carré de l'inverse de cette valeur est :
(2+\sqrt{3})x^{6}-(29+14\sqrt{3})x^{5}+(168+77\sqrt{3})x^{4}-(494+209\sqrt{3})x^{3}+(769+285\sqrt{3})x^{2}-(590+170\sqrt{3})x+172+26\sqrt{3}=0

Posté par
dpi
re : problème de déconfinement 31-05-20 à 08:04



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