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\section{Création de jeu}
\section{Création d'un jeu}
U. N. Lock cherche à créer un jeu de société, en numérotant les cartes avec certaines contraintes.
U. N. Lock cherche à créer un jeu de société. Ce jeu nécessite de numéroter des cartes avec certaines contraintes. Le jeu est constitué d'un ensemble de $N \ge 2$ cartes comportant chacune un sybole différent. Chaque paire de symboles (différents) est \textbf{autorisée} ou \textbf{interdite}. On appelle \textbf{configuration} l'ensemble des paires autorisées.
Le jeu est constitué d'un ensemble de $N \ge 3$ cartes.
La mécanique centrale du jeu sera que les joueurs chercheront à associer 2 cartes, et vérifieront dans le manuel si la paire est correcte ou non.
On appelle "configuration" l'ensemble des paires qui doivent être validées par le manuel.
Lock veut permettre aux joueurs de savoir exactement quelles paires sont correctes mais plutôt que de donner la liste exhaustive de paires correctes, il procède de la façon suivante : il écrit sur chaque carte un numéro différent entre $1$ et $N$ et fournit aux joueurs un manuel avec $2N$ pages dans lequel chaque page comporte le mot \og{}autorisée \fg{} ou \og{}interdite \fg{} tel que pour connaître le statut d'une paire, il suffit pour les joueurs d'additionner les numéros présents sur les deux cartes et de regarder la page du manuel correspondante.
Plutôt que de lister, dans le manuel, l'intégralité des paires valides, Lock a l'idée suivante : il va attribuer à chaque carte un numéro différent entre 1 et $N$, et noter dans le manuel une réponse "oui" ou "non" pour chaque nombre entier.
Pour savoir si une paire est valide, les joueurs devront simplement additionner les numéros de ses deux cartes, et se référer à la réponse du manuel pour le numéro correspondant.
Une configuration est \textbf{admissible} s'il est possible pour Lock d'effectuer la construction précédente, c'est-à-dire de numéroter les cartes et créer le manuel correspondant.
Une configuration est dite "admissible" s'il est possible pour Lock d'effectuer la construction précédente.
Un exemple avec $N=5$ est le suivant: le jeu comporte $5$ cartes $A$, $B$, $C$, $D$, $E$ et les seules paires correctes sont $(A,D)$ et $(C,D)$. Lock peut faire la construction suivante : il attribue aux cartes $A$, $B$, $C$, $D$, $E$ les numéros $3$, $5$, $2$, $1$, $4$ respectivement et écrit, sur les $10$ pages de son manuel, \og{}autorisée \fg{} sur les pages $3$ et $4$ et \og{}interdite \fg{} sur toutes les autes pages.
Exemple : $N=5$, et seulement deux paires sont correctes : $(A,B)$ et $(A,C)$.
Cette configuration est admissible, car Lock peut effectuer la construction en attribuant le numéro 1 à $A$, 2 à $B$, 3 à $C$ et 4 et 5 aux deux cartes restantes, et en écrivant "oui" aux pages 3 et 4 du manuel et "non" partout ailleurs.
\q Pour quels $N$ toutes les configurations sont-elles admissibles ?
\q En fonction de $N$, toutes les configurations sont-elles admissibles ?
\q En fonction de $N$, toutes les configurations sont-elles admissibles parmi celles où :
\begin{enumerate}
\item chaque carte appartient au moins à une paire autorisée ?
\item chaque carte appartient au plus à une paire autorisée ?
\item chaque carte appartient au plus à deux paire autorisée ?
\end{enumerate}
\q En fonction de $N$, toutes les configurations sont-elles admissibles parmi :
\begin{itemize}
\item[a)] celles où toute carte appartient à au moins une paire ?
\item[b)] celles où toute carte appartient à au plus une paire ?
\item[c)] celles où toute carte appartient à au plus deux paires ?
\end{itemize}
\q Reprendre les questions \textbf{1.} et \textbf{2.} si au lieu de sommer les cartes, les joueurs calculent leur~PGCD.
\q Reprendre les questions précédentes si, au lieu de combiner les cartes par leur somme, elles sont combinées par leur PGCD.
\q Reprendre les questions \textbf{1.} et \textbf{2.} si au lieu de sommer les cartes, les joueurs calculent leur~PPCM (le manuel a alors $N^2$ pages).
\q Reprendre les questions précédentes si, au lieu de combiner les cartes par leur somme, elles sont combinées par leur PPCM.
\q Reprendre les questions \textbf{1.} et \textbf{2.} si au lieu de sommer les cartes, les joueurs calculent leur~produit (le manuel a alors $N^2$ pages).
\q Reprendre les questions précédentes si, au lieu de combiner les cartes par leur somme, elles sont combinées par leur produit.
\medskip
\q Parce qu'il a vraiment envie de pouvoir construire son jeu quoi qu'il arrive, Lock s'autorise à numéroter les cartes non pas de 1 à $N$, mais par n'importe quels nombres (toujours sans répétition) compris entre 1 et $M$, pour un certain $M \ge N$. Une configuration est dite $M$-admissible si elle l'est avec ce relâchement de la contrainte.
On revient dans le cas de la somme. Pour pouvoir construire son jeu quoi qu'il arrive, Lock s'autorise à numéroter les cartes avec des nombre deux à deux distincts de $1$ à $M$ avec $M\geq N$. Une configuration est dite \textbf{$M$-admissible} si Lock peut construire une telle numérotation et un manuel associé.
Pour les questions précédentes où toutes les configurations n'étaient pas admissibles, trouver (ou encadrer aussi précisément que possible) le $M$ minimal tel qu'elles soient toutes $M$-admissibles.
\q Estimer, en fonction de la configuration, le $M$ minimal pour lequel la configuration est $M$-admissible. On pourra reprendre les cas des questions \textbf{1.} et \textbf{2.}.
\q Proposer et étudier d'autres pistes de recherche.