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Antoine_Merceron 2023-12-09 18:31:16 +01:00
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Énoncé
\q Première question
\graphicspath{ {./images/} }
\q Deuxième question
On considère un pavage triangulaire du plan comme illustré ci-dessous.
\begin{figure}[h]
\includegraphics[scale=0.2]{Pavage.png}
\centering
\end{figure}
Nous allons placer sur ce pavage des pièces de triomino qui sont des triangles équilatéraux sur lesquels sont inscrits dans chaque coin des numéros non nécéssairement distincts parmi $1, \dots, n$$n \in \mathbb{N}^{*}$ fixé.
Deux triominos peuvent se trouver à côté seulement si les numéros inscrits dans les coins de ces deux triangles coincident, comme le montre l'illustration suivante :
\begin{figure}[h]
\includegraphics[scale=0.3]{Triangle 1.png}
\centering
\end{figure}
Dans la première partie de ce problème, on s'intéresse à une variante plus simple des triominos : les trominos modifiés, dans laquelle les numéros sont inscrits non pas sur les coins du triangle mais sur les côtés du triangle.
\begin{figure}[h!]
\includegraphics[scale=0.3]{Triangle 2.png}
\centering
\end{figure}
Nous allons étudier la faisabilité de la construction de certaines formes géométriques à l'aide de ces triominos modifiés. La seconde partie et la troixième partie s'intéresse à des propriétés analogues pour le jeu du triomino classique tel que décrit précédemment.
Dans l'intégralité du problème, on considère que les pièces sont invariantes par rotation, c'est-à-dire que tourner une pièce redonne la même pièce mais les pièces ne sont pas invariantes par symétrie, c'est-à-dire que retourner une pièce ne redonne pas la même pièce. Ainsi, les deux pièces ci-dessous sont considérés comme deux pièces distinctes.
\begin{figure}[h!]
\includegraphics[scale=0.3]{Symetrie.png}
\centering
\end{figure}
On dira qu'une configuration de triangle est connexe si elle est en "un seul morceau", c'est-à-dire qu'elle peut s'obtenir à partir d'un triangle en accolant successivement un nouveau triangle aux triangles déjà présents sur le pavage. Par exemple, la configuration formé des deux triangles symétriques ci-dessus n'est pas connexe.
\subsection{Partie 1: Triominos modifiés}
Soit $n \in \mathbb{N}^{*}$ un entier strictement positif fixé. On considère nos "triominos modifié" où les nombres sont répartis sur les arêtes des triangles. On Deux triangles peuvent être mis l'un à coté de l'autre lorsque le même nombre figure sur les arrêtes en contact.
\q 1) On considère toutes les pièces de triomino modifié que l'on peut former en utilisant les nombre de $1$ à $n$, en respectant l'invariance des pièces par rotation mais pas par symétrie. Combien y-a-t-il de pièces ?
\q 2.a) Réaliser une ligne droite utilisant toutes les pièces pour les cas : n = 2, 3 et 4.
\q 2.b) Peut-on toujours réaliser une ligne droite utilisant l'intégralité des pièces ?
\subsection{Partie 2 : Sous-ensemble de triominos}
On considère dorénavant les pièces de triominos classiques. Dans cette partie, on considerera uniquement les pièces qui parmi les 3 nombres qui les composent, n'en ont qu'au plus deux de différents.
\q 1) Combien y a-t-il de pièces ?
\q 2) Existe t-il une ligne droite avec toutes les pièces si :
a) $n = 2$
b) $n \geq 4$ pair
c) $n$ impair
\q 3) Est-il toujours possible de trouver une configuration connexe utilisant toutes les pièces ?
\subsection{Partie 3 : Triomino classique}
On considère dorénavant un jeu de triomino "classique" muni de toutes ses pièces.
\q 1) Combien y a-t-il de pièces ?
\q 2) Existe-t-il toujours une configuration connexe utilisant toutes les pièces ?
\q 3) Existe-t-il toujours une ligne droite utilisant toutes les pièces ?
\q 4) Quel est le plus grand losange qu'on puisse former en assemblant les pièces ?