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Jeu japonais

Un jeu japonais vu dans le Figaro considère en particulier pour $n=5$ tous les sous-ensembles $T$ de $\{1,\ldots,2n\}$ de taille $n$ (et leurs complémentaires $T'$) tels que on n'ait jamais trois éléments de $T$ à la suite, et jamais trois éléments de $T'$ à la suite...

Exemple $0011011010$. Combien y a-t-il de tels $T$ ?

Réponses

  • Je distingue selon le couple qui ouvre.
    Si c’est un double, le suivant doit commencer par l’autre élément ce qui nous fait deux possibilités dont un double.
    Sinon, on a trois possibilités (toutes sauf le double qui ne va pas), un double et deux non.
    Il reste à dénombrer dans un arbre.
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • Salut,
    Avec ta notation, je les ai écrits tous du plus petit au plus grand
    0010011011
    0010101011

    1101010100
    1101100100
    J'en compte 84.:-S
  • Je ne suis pas certain d'avoir compris l'énoncé. Est-ce :
    « Dénombrer les parties $T$ de $E_n=\{1,\ldots,2n\}$, à $n$ éléments, qui ne comportent pas 3 nombres consécutifs, et dont le complémentaire $T'$ dans $E_n$ ne comporte pas non plus 3 nombres consécutifs » ?
    Et la suite de $ 0, 1$ représente la fonction caractéristique ( ou indicatrice) d'une telle partie ?
    Bonne journée, avec les orages désirés.
    Fr. Ch.
  • Bonjour Chaurien,
    Nous avons compris la même chose.
  • Si $a_{n,k}$ est le nombre de suites de $0$ et de $1$, commençant par un $0$, n'ayant pas trois chiffres consécutifs identiques, et comportant $k$ chiffres $1$, alors le nombre recherché est $2a_{2n,n}$.

    On a la relation de récurrence $a_{n,k}=a_{n-2,n-k}+a_{n-1,n-k}$, ce qui permet de calculer $a_{n,k}$ de proche en proche. Je trouve aussi $2a_{10,5}=84$.
  • Je ne trouve pas exactement la même récurrence:

    $a_{n,k}=a_{n-2,n-k-2}+a_{n-1,n-k-1}$
  • Appellons suite speciale une suite de 0 et 1 qui ne contienne jamais trois 0 ou trois 1 a ;la suite. Soit $b_{m,k}$ le nombre de suites speciales commencant par 0 et comprenant $m$ fois 1 et $k$ fois zero. Alors, d'apres JLT et jandri (l'un s'est emmele entre 0 et 1) on a $$b_{m,k}=b_{k-1,m}+b_{k-2,m}$$ et donc si $f(x,y)=\sum_{m=0}^{\infty}\sum_{k=1}^{\infty}b_{m,k}x^my^k,$ j'arrive a
    $$f(x,y)=\frac{y}{1-y}+y(1+y)f(y,x)$$ qui me mene a la rebarbative fraction rationnelle (mais symetrique en $x,y)$)
    $$\frac{1}{y}f(x,y)=\frac{1+xy}{(1-x)[1-y)[1-xy(1+x)(1+y)]}
    .$$ Pour verifier que le coefficient de $x^5y^4$ est 42, bonjour. Mais je suis bien maladroit avec Mathematica.Une approche pour calculer $b_{k,k}$ est
    $$g(z)=\sum_{k=1}^{\infty}b_{kk}z^k=\frac{1}{2\pi}\int_{0}^{2\pi}f(e^{it},ze^{-it})dt$$ avec bon petit calcul par residus.
  • Ce que l'on peut aussi faire pour obtenir cette fraction rationnelle, c'est réécrire la récurrence sans l'astuce d'inverser les 0 et les 1. On obtient $b_{m,k} = b_{m-1,k-1} + b_{m-2,k-1} + b_{m-1,k-2} + b_{m-2,k-2}$, ce qui donne, modulo les valeurs initiales, $f(x,y) = 1 + f(x,y) (x+x^2) (y+y^2)$, soit $f(x,y) = \frac{1}{1 - (x+x^2)(y+y^2)}$. Les conditions initiales donnent en fait $f(x,y) = \frac{1+y+y^2}{1-(x+x^2)(y+y^2)}$, et il faut récupérer le coefficient en $x^5 y^5$. Je n'ai pas la même chose que P. donc je me suis peut-être trompé.

    Avec la méthode des résidus, j'ai l'intégrale $b_{k,k} = \frac{1}{(2 \pi)^2} \int_{0}^{2\pi} \int_0^{2\pi} f(e^{it}, e^{iu}) e^{-ikt} e^{-iku} du\,dt$, et il y a des techniques pour trouver une formule close ?

    edit : Par une autre méthode, je trouve en posant $a_{u,v} = \sum_{n=0}^\infty \binom{n}{u-n} \binom{n}{v-n}$, que $b_{k,k} = a_{k,k} + a_{k-1,k} + a_{k-2,k}$.
  • Je n'ai pas trouvé le tableau des $b_{m,k}$ dans l'OEIS mais la suite des $b_{m,m}$ y figure: A003440.

    Il y a aussi la suite A177790.

    Apparemment il n'y a pas de formule simple.
  • Bonsoir,

    Ainsi un tiers exactement des $\binom {10}{5}= 3\times 84$ séquences équilibrées de $10$ bits ne contient aucun "train" de trois bits égaux. Coïncidence?

    Amicalement
    Paul
  • Bonjour Paul

    Avec $\dfrac{\binom{10}{5}}6$ on retrouve même le cinquième nombre de Catalan.
  • Devant un mot 011...001... avec n 0 et n 1 (sans triple),on peut supprimer les doubles (les 00 en gardant un 0, les 11 en gardant un 1). On obtient une alternance de 0 et de 1. Deux cas peuvent se présenter a) le mot se termine par 1 b) le mot se termine par 0.
    Pour construire les mots répondants à la question, je pars d' une suite de 0 et 1 alternés sans double. Je prends n=5.
    Cas a : la suite commence par 0 et se termine par 1.
    si c'est 0101010101 rien à faire, il est bon
    si c' est 01010101, on doit transformer un 0 en 00 et un 1 en 11, il y a 4x4 façons
    si c' est 010101, on doit transformer deux 0 en 00 et deux 1 en 11, il y a 3x3 façons
    si c'est 0101 il est trop court.
    Pour ce cas il y a 1+16+9=26 suites.
  • Cas b : la suite commence par 0 et se termine par 0.
    010101010, on transforme un 1 en 11, il y a 4 façons
    0101010 , on transforme deux 1 et un seul zéros, il y a 3x4 façons
    01010 est trop court.
    Pour ce cas, on a 16 suites et on retouve bien en tout 26+16=42 suites.

    Cette méthode se généralise facilement. La formule est simple, une somme de produits de combinaisons, mais avec cet ipad de m&€@¥% ! je ne peux l'écrire.
  • Ta formule c'est
    $$2\sum_{k=0}^n \binom{k}{n-k}\left(\binom{k}{n-k}+\binom{k+1}{n-k-1}\right)\;,$$
    n'est-ce pas ? Bravo !
  • Merci, mais ne faut-il pas intervertir k et n-k.
  • Merveilleux deploiement de culture, de technique et d'ingeniosite . Merci beaucoup a tous. Et maintenant, la meme chose sur le cercle au lieu du segment?
  • Bravo Cidrolin, c'est très joli.
    Dans la formule de GaBuZoMeu c'est $\binom{k-1}{n-k+1}$ pour le dernier coefficient (avec somme de $1$ à $n$).

    Edit: en fait ma formule donne la même chose que celle de GaBuZoMeu.
  • Soit $c_{n,k}=\binom{k}{n-k}$. La formule de GaBuZoMeu s'écrit $2\sum_k c_{n,k}(c_{n,k}+c_{n,k+1})$. Le changement d'indice $k'=n-k$ permet de retomber sur la formule de Cidrolin. Le changement d'indice $k''=k+1$ dans la deuxième somme permet de retomber sur la formule de Jandri.
  • La formule trouvée par Cidrolin est une version simplifiée de la formule donnée dans l'OEIS pour la suite A003440.
  • C'est aussi la formule que j'avais donnée, qui s'obtient en développant $\frac{1+y+y^2}{1-(x+x^2)(y+y^2)} = (1+y+y^2)\sum_{n=0}^\infty x^n (1+x)^n y^n (1+y)^n$ et en regardant le coefficient de $x^k y^k$.
  • La formule de Cidrolin se généralise aussi au nombre de mots débutant par 0 avec p fois 0 et q fois 1 (sans triple).
  • On considère une suite de 0 et de 1, sans triple. Il y a 2019 0 et autant de 1. On désigne par $x$ la différence entre le nombre de doubles 0 et de doubles 1. Calculer $x^3-x$.
  • Ça fait $0$. Plus généralement, considérons une suite de $0$ et de $1$ avec le même nombre de $0$ et de $1$. On suppose qu'elle commence par $a_1$ occurrences de $0$, puis $b_1$ occurrences de $1$, puis $a_2$ occurrences de $0$, etc. et qu'elle se termine par $1$. Alors $a_1 + a_2 + \cdots + a_k = b_1 + b_2 + \cdots + b_k$. Le nombre de paires de $0$ consécutifs est $\sum_{i=1}^k (a_i - 1)$, et le nombre de paires de $1$ consécutifs est $\sum_{i=1}^k (b_k - 1)$. La différence des deux fait donc $0$. Si la suite se termine par $0$, alors on rajoute un terme $a_{k+1}$ et la différence des deux est $-1$.

    Est-ce qu'il y a une manière algébrique de voir que le $x$ dans la question de Cidrolin est racine de $x^3 - x$ ?
  • Bravo CPL.
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