Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau première
Partager :

Problème : La Tour de Hanoï

Posté par
athrun
05-04-09 à 12:18

Citation :

Soit n un entier naturel supérieur ou égal à 1.
On appelle u_n le nombre minimal de déplacements nécessaires pour transporter une tour de n étages (n\geq1) d'une tige à l'autre.

1°) Déterminer u_1, u_2 et u_3.
Vérifier que u_4 = 15.

2°) En remarquant que, pour pouvoir déplacer la pièce la plus grosse, il est nécessaire d'avoir reconstitué une tour avec les autres pièces sur une des tiges, expliquer pourquoi la suite (u_n) vérifie la relation de récurrence :
3$u_{n+1}=2u_n+1.

3°) En déduire le nombre minimal de déplacements nécessaires pour une tour de huit étages.

4°) En observant les termes de la suite (u_n+1), conjecturer l'expression de u_n en fonction de n et démontrer cette conjecture.

5°) En admettant qu'on déplace une pièce par seconde, combien de temps faut-il pour reconstituer une tour de 64 étages ?


Bonjour,

j'ai quelques ennuis avec ce problème... je ne sais déjà pas, à quoi correspondent u_1, u_2 ...

Problème : La Tour de Hanoï

Posté par
borneo
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 13:16

Bonjour,

c'est dit dans l'énoncé.

Citation :
On appelle un le nombre minimal de déplacements nécessaires pour transporter une tour de n étages d'une tige à l'autre.


U1 c'est le nombre minimum pour déplacer une tour de 1 étage
U2 c'est le nombre minimum pour déplacer une tour de 2 étages
U3 c'est le nombre minimum pour déplacer une tour de 3 étages

etc


Fais un dessin pour mieux comprendre, avec différentes valeurs de n

Posté par
Foreverson
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 13:21

Un, c'est le nombre de déplacement(s) que l'on doit faire pour changer une tour de n éléments sur un autre tige.
A noter qu'une tour, c'est toujours une pièce petite sur une pièce plus grosse sur une pièce plus grosse etc.

Ainsi, U1 est le nombre de déplacement(s) pour déplacer une tour de 1 élément sur une autre tige.
U2 est le nombre de déplacements pour déplacer une tour de 2 éléments sur une autre tige.

etc.

Pour trouver U1, c'est facile, il n'y a qu'une seule pièce à la tour, donc il faudra 1 déplacement pour changer la tour de tige.

U1 = 1

Pour trouver U2, tu peux essayer avec des pièces de monnaies par exemple

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 13:57

Merci beaucoup à vous !
Je fais la question 1°) et puis je vois si j'arrive à faire la 2°)

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 14:20

Voici ce que je trouve :

1°)

u_1=1

u_2=3

u_3=7

u_4=15

On remarque que : u_{n+1}=2u_n+1

2°) La relation de récurrence est vérifiée (cf. 1°)).

3°)

u_8 = 2u_7 + 1
 \\ 
 \\ u_7 = 2u_6 + 1
 \\ 
 \\ u_6 = 2u_5 + 1
 \\ 
 \\ u_5 = 2u_4 + 1

____

u_5 = 31
 \\ u_6 = 63
 \\ u_7 = 127
 \\ u_8 = 255

Il faut donc au minimum 255 déplacements pour une tour de huit étages.

4°) Si j'ai bien compris il faut trouver une suite explicite ...
bon je vais essayer ça

Posté par
Foreverson
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 14:27

Pour la question 2, on te demande "d'expliquer"

Je saurai pas l'expliquer clairement personnellement. Je pense qu'il faut expliquer pourquoi, lorsque qu'on travaille sur un étage de plus, il faut jouer 2 fois plus de coups, +1, qu'à l'étage inférieur.

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 14:48

J'essaie d'expliquer alors :

Pour déplacer une tour de n étages :
on doit d'abord faire une tour de n-1 étages, on déplace la pièce en plus (+1), et on refait la tour de n-1 étage sur la pièce déplacée.

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 14:49

Ce qui explique que la relation de récurrence est :

u_n = 2u_{n-1}+1, soit u_{n+1}=2u_n+1

Posté par
Foreverson
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 15:02

Ok, c'est pas trop mal comme explication.

As-tu trouvé pour la question 4 ?

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 17:49

4°) Je vois pas ce que c'est les termes "u_n+1"
Mais à partir de cela :

u_1=1
 \\ u_2=3
 \\ u_3=7
 \\ u_4=15
 \\ u_5=31
 \\ u_6=63
 \\ u_7=127
 \\ u_8=255

En voyant 255, j'ai pensé à 256; pareil quand j'ai vu 127, j'ai pensé à 128, qui sont des puissances de 2 (cf. RAM sur les pc : 128mo, 256mo, 512mo, 1024mo et cetera).

Donc j'ai pu conjecturer que :

5$u_n=2^n-1

Le problème cest que je semble pas être parti de l'énoncé, et je ne vois pas comment démontrer cela ...

Posté par
Foreverson
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 17:59

Pour démontrer cela, utilise la récurrence, ce n'est pas très dur

Citation :
Le problème c'est que je semble pas être parti de l'énoncé


Ce n'est pas un problème, c'est justement ça une conjecture. Tu émets une hypothèse sur la suite. Hypothèse que tu vas prouver par récurrence

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 18:47

Ok merci je vaise ssayer ça .

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 19:52

Voilà :

On avait :


 \\ u_1=1
 \\ u_2=3
 \\ u_3=7
 \\ u_4=15
 \\ ...
 \\

Considérons les termes de la suite (u_n+1) :


 \\ u_1+1=2
 \\ u_2+1=4
 \\ u_3+1=8
 \\ u_4+1=16
 \\ ...
 \\

On remarque que :


 \\ u_1+1=2=2^1
 \\ u_2+1=4=2^2
 \\ u_3+1=8=2^3
 \\ u_4+1=16=2^4
 \\ ...
 \\

On a donc :


 \\ u_n+1=2^n
 \\

D'où l'on déduit :


 \\ u_n+1-1=2^n-1
 \\ 4$u_n=2^n-1
 \\

5°) D'après la suite : u_n=2^n-1 :

u_{64}=2^{64}-1\approx1,844674407\times10^{19} (énorme )

un déplacement par seconde, donc il y a autant de secondes que de déplacements :

t\approx1,844674407\times10^{19}s
soit :
t\approx5,124095576\times10^{15}h

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 05-04-09 à 19:58

Soit :

t\approx2,135039823\times10^{14} jours.
t\approx7,116799411\times10^{12} mois.
t\approx5,930666176\times10^{11} années.
t\approx593066617,6 millénaires.

t\approx593,0666176 milliards d'année !

Posté par
Foreverson
re : Problème : La Tour de Hanoï 06-04-09 à 20:39

Je te fais confiance pour les calculs

Tu n'as pas oublié de faire ta récurrence au fait ?

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 07-04-09 à 22:41

Je ne l'ai pas faite dans le message précédent ?

Posté par
Foreverson
re : Problème : La Tour de Hanoï 08-04-09 à 18:11

Non, tu as juste émis une conjecture, c'est-à-dire quelque chose qui semble juste, tu ne l'as pas prouvé.

Ta conjecture est bonne, mais il faut la démontrer par récurrence :

1) Initialisation

pour n=1

...

2) On suppose Un = 2n - 1. On veut montrer Un+1 = 2n+1 - 1

...

3) La propriété P(n) : "Un = 2n - 1" est vraie pour tout n 1

à toi de compléter ce qu'il faut

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 10-04-09 à 15:28

Ah ok (lol j'ai rien fait finalement xD )

1) Initialisation :

n = 1
 \\ 
 \\ u_1+1 = 1 + 1 = 2 = 2^1
 \\ 
 \\ n = 2
 \\ 
 \\ u_2+1 = 3 + 1 = 4 = 2^2
 \\ 
 \\ n = 3
 \\ 
 \\ u_3+1 = 7 + 1 = 8 = 2^3

2) On suppose que u_n+1=2^n et donc on suppose que u_n=2^n-1

Si on suppose que u_n=2^n-1 alors u_{n+1}=2^{n+1}-1

On veut donc démontrer que : u_{n+1}=2^{n+1}-1

On a : u_{n+1} = 2u_n+1
or, on suppose que : u_n=2^n-1

u_{n+1} = 2(2^n-1)+1
 \\ 
 \\ u_{n+1} = 2(2^n)-1

... euh je ne vois pas du tout quoi faire

Posté par
Foreverson
re : Problème : La Tour de Hanoï 10-04-09 à 17:24

Attends attends attends !

Je remets la question :

4°) En observant les termes de la suite (u_n+1), conjecturer l'expression de u_n en fonction de n et démontrer cette conjecture.

On te demande d'abord d'observer, donc tu notes les premiers termes (+1) comme tu l'avais fait un peu plus haut :

\\u_1+1=2=2^1 \\u_2+1=4=2^2 \\u_3+1=8=2^3 \\u_4+1=16=2^4\\... \\

Maintenant, émettons la conjecture :

Un = 2n - 1

Ensuite, il faut la démontrer (par récurrence par exemple) :

1) Initialisation

pour n=1

...

2) On suppose Un = 2n - 1. On veut montrer Un+1 = 2n+1 - 1

...

3) La propriété P(n) : "Un = 2n - 1" est vraie pour tout n 1

Tu t'étais un petit peu emmêlé les pinceaux, j'ai préféré tout reprendre

Pour l'initialisation, il ne faut tester qu'un seul rang (ici le rang 1).

Donc tu regardes U1, puis 21-1.
Tu montres qu'ils sont identiques.

On passe alors à l'étape 2 et on suppose Un = 2n - 1. On veut alors montrer Un+1 = 2n+1 - 1

Tu avais bien commencé et tu es resté bloqué ici :

u_{n+1} = 2(2^n-1)+1 \\\\u_{n+1} = 2(2^n)-1

Arrivé ici, il faut se servir de
xa.x = xa+1 d'où Un+1 = 2n+1-1

Etape 3 : Tu conclus  

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 20-04-09 à 12:53

Salut ^^ (désolé j'étais parti une semaine)

Je pense avoir compris grâce à ta jolie réponse (dont je te remercie).

Avec les premiers termes obtenus, j'émets une conjecture :

u_n=2^n-1

1. Initialisation :

pour n=1

u_1=2^1-1=2-1=1 
 \\ u_1=1

or u_1=1.

2. Démonstration :

On a conjecturé que u_n=2^n-1
alors u_{n+1}=2^{n+1}-1 (1)
On veut démontrer l'expression (1).

On a u_{n+1}=2u_n+1

On remplace le u_n par celui conjecturé plus haut :

u_{n+1}=2(2^n-1)+1
 \\ u_{n+1}=2^{n+1}-1

On retrouve l'expression (1).

Donc, l'expression u_n=2^n-1 est vraie \forall n\geq1.


Voilà

P.S. une petite question : à quoi sert l'initialisation ?

Posté par
Foreverson
re : Problème : La Tour de Hanoï 20-04-09 à 19:55

Citation :
P.S. une petite question : à quoi sert l'initialisation ?


à initialiser

Plus sérieusement, c'est ce que l'on pourrait appeler le "cas de base", une sorte d'exemple sur lequel on peut s'appuyer pour continuer.
Avec l'exemple "validé", on va supposer que c'est vrai pour tout n, ensuite, on va montrer la propriété au rang suivant, n+1.

C'est assez clair ?

Pour revenir sur ton post précédent, tu as écrit 2-3 trucs maladroits :

u_1=2^1-1=2-1=1



Il faut écrire 2^1-1 = 1
Or U1 = 1 donc Un=2^n-1 est vraie au rang 1

Tu saisis le truc ?
Il ne faut pas commencer par écrire U1 = ...

Citation :
On a conjecturé que u_n=2^n-1, alors u_{n+1}=2^{n+1}-1




"On suppose u_n=2^n-1. On veut montrer u_{n+1}=2^{n+1}-1"

Si tu as encore des questions, n'hésite pas

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 20-04-09 à 20:21

Parfait merci beaucoup !

J'ai compris l'initialisation et la mise en forme (j'avoue que je m'embrouillais pas mal avec ça).

Bah, pour ce qui est des questions, je m'attaquerai demain aux suite arithmétiques, alors j'aurai sûrement encore besoin d'aide ^^

sur ce, encore merci et a +

Posté par
Foreverson
re : Problème : La Tour de Hanoï 20-04-09 à 20:22

Pas de quoi

Entraîne-toi à bien comprendre ce schéma de la récurrence, c'est important et ça rapporte des points

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 20-04-09 à 22:50

Pas de problème, j'ai le bac blanc dans deux semaines !

Posté par
Foreverson
re : Problème : La Tour de Hanoï 21-04-09 à 14:04

Bac blanc en première ?

C'est nouveau ?

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 21-04-09 à 14:36

Bah, les profs appellent ça comme ça :

ce sont des contrôles qui portent sur toute l'année et qui ont la même durée que ceux du BAC.
La différence est juste que cela ne prends pas en compte le programme de terminale.

Ils ont aussi pour nom "DS de synthèse".

Posté par
Foreverson
re : Problème : La Tour de Hanoï 21-04-09 à 14:39

Un truc inventé pour faire peur en fait

Bon, ben bonne chance pour tes épreuves

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 21-04-09 à 15:19

Merci

Posté par
borneo
re : Problème : La Tour de Hanoï 25-04-09 à 14:10

Up  

Posté par
JannC
re : Problème : La Tour de Hanoï 31-10-20 à 16:12

Bonjour,  j'ai un exercice sur la Tour de Hanoi à faire mais je bloque sur une question qui est la suivante: " On considère le déplacement d'une pile de n+1 disques, du  premier au dernier piquet.  Quel est le nombre minimum de coups à effectuer avant de pouvoir déplacer le plus grand disque? "

Merci d'avance pour votre aide.

Posté par
JannC
Suites Tour de Hanoi 31-10-20 à 17:34

Bonsoir,
J'ai vu que plusieurs exercices sur la Tour de Hanoi ont déja été résolus sur ce forum mais je n'ai pas trouvé de réponse à ma question qui est la suivante: " On considère le déplacement d'une pile de n+1 disques, du  premier au dernier piquet.  Quel est le nombre minimum de coups à effectuer avant de pouvoir déplacer le plus grand disque? "
Je dirais qu'il faut d'abord déplacer tous les disques du dessus et reformer une pile  mais je ne sais pas comment expliquer cela avec une "formule".

Merci d'avance pour votre aide.

*** message déplacé ***

Posté par
LeHibou
re : Suites Tour de Hanoi 31-10-20 à 23:41

Bonsoir,

Le sujet est beaucoup traité en ligne, par exemple ici :

Dans le texte tu verras, avec la démonstration :

Citation :
De façon générale, le nombre de déplacements pour n anneaux est 2n - 1.


*** message déplacé ***

Posté par
athrun
re : Problème : La Tour de Hanoï 01-11-20 à 16:56

Bonjour JannC,

J'avais eu ce problème à faire 11 ans auparavant, lorsque j'étais en première...
Apparemment tu n'as pas posté l'intégralité de ton énoncé. As-tu bien regardé celui que j'avais eu dans le premier message ? Il doit y avoir des similitudes entre les deux énoncés qui t'aideront à résoudre ton problème.

Posté par
JannC
re : Problème : La Tour de Hanoï 02-11-20 à 09:51

Bonjour, athrun
J'ai fini par trouver la réponse , je vous remercie pour votre aide.
Bonne journée

Posté par
malou Webmaster
re : Problème : La Tour de Hanoï 02-11-20 à 09:53

Bonjour à tous,
JannC, attention ....
le multipost est strictement interdit sur notre site

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q03 - Pourquoi ne faut-il pas faire du ''multi-post'' ?



Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 1674 fiches de maths

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !