Défis de juillet 2024

Écrit par Romain Joly
Publié le 2 août 2024

Premier défi : le problème du mois

Anna et Marine vident une boîte de 1001 bonbons. À tour de rôle, elles doivent prendre entre 1 et 101 bonbons ; Anna doit en prendre une quantité sous la forme 3k ou 3k+2, avec k entier ; Marine doit en prendre une quantité 3k ou 3k+1. Celle qui perd est celle qui, à son tour de jeu, ne peut plus prendre de bonbons suivant la règle. Si Anna commence, comment peut-elle gagner ?

Solution du premier défi

Une bonne manière d’aborder ce type de problème est de partir de la fin du jeu. Nous allons voir qu’Anna a une stratégie gagnante. Pour qu’Anna gagne, il suffit qu’au début d’un tour de jeu de Marine, celle-ci se retrouve avec zéro bonbon. Pour cela, il suffit qu’au tour d’avant, Anna laisse à  Marine 102 bonbons. En effet, 102 est un multiple de 3 et Marine devra enlever au moins un bonbon et au plus 101 bonbons. Donc elle laissera un nombre de bonbons entre 1 et 101. De plus, elle laissera à Anna 102 bonbons moins un multiple de 3 ou 102 bonbons moins un multiple de 3, moins 1. Dans le premier cas, ce qui reste est un multiple de 3 inférieur ou égal à 101, donc Anna pourra prendre tous les bonbons. Dans le second cas, ce qui reste sera un multiple de 3 plus 2 et Anna pourra également prendre tous les bonbons. Donc Anna gagnera si elle laisse 102 bonbons à Marine. Le même raisonnement montre qu’elle gagnera également si elle peut laisser 204=2×102 bonbons à Marine. De même, si elle peut laisser 306=3×102 bonbons à Marine, elle gagnera. De proche en proche, on voit qu’elle gagnera si elle peut laisser 918=9×102 bonbons à Marine. Or 1001=918+83 et 83=3×27+2. Donc une stratégie gagnante pour Anna est de prendre 83 bonbons au premier tour puis, à chaque coup, de laisser à Marine un multiple de 102 bonbons.

Deuxième défi

En utilisant les quatre opérations élémentaires (+,,×,÷) et exactement quatre fois le nombre 4, obtenir tous les nombres entiers de 0 à 5. Par exemple, pour obtenir 6, on pourrait écrire 6=4+4+44.

Solution du deuxième défi

On peut procéder ainsi :

0=4+444.1=4×44×4.2=44+44.3=4+4+44.4=4+444.5=(4×4)+44.

Troisième défi

Si les segments qui forment les croix mesurent 1cm, quel est le périmètre extérieur d’une figure formée par 20 croix assemblées comme ci-dessous ?

.

Solution du troisième défi

Le périmètre de chaque croix mesure 12cm. Chaque fois que l’on ajoute une croix, le périmètre augmente de 126=6cm. Donc le périmètre de la figure formée par 20 croix est 12+19×6=126cm.

Quatrième défi

Si chaque lettre représente un chiffre distinct, que vaut la somme ?

DBDDDBDD+DBDDFD8EA

Solution du quatrième défi

A est le chiffre des unités de 3D. E est la somme du chiffre des unités de 3D et du chiffre des dizaines de 3D.

Comme 0D9, on sait donc que E=A+1 ou E=A+2.

Si E=A+1, alors le chiffre des dizaines de 3D est 1 et celui des unités de 3B est 7, donc B=9.

Par conséquent, 3D+2=10+D, ce qui donne D=4 et donc F=1. En conclusion, l’addition est
49444944+494414832

Si E=A+2, alors le chiffre des dizaines de 3D est 2 et le chiffre des unités de 3B est 6, donc B=2.

Mais, dans ce cas, D est aussi le chiffre des unités de 3D, qui est A, ce qui n’est pas possible car, par hypothèse, AD.

Post-scriptum

Le calendrier est publié aux Presses Universitaires de Grenoble, sous la direction scientifique de Romain Joly.

Crédits images

©JROBALLO / Adobestock

ÉCRIT PAR

Romain Joly

Maître de conférences - Institut Fourier de Grenoble

Commentaires

  1. celem
    juillet 5, 2024
    14h06

    1er défi

    Regardons ce qui se passe lorsqu’il ne reste presque plus de bonbons.

    Avec 1 bonbon (3k + 1) Marine gagne et Anna ne peut pas jouer.
    Avec 2 bonbons (3k + 2) Anna gagne et Marine ne peut pas jouer.
    Avec 3 bonbons (3k) Anna et Marine gagnent si c’est leur tour.
    Avec 4 bonbons (3k + 1) on retrouve le premier cas.
    Avec 5 bonbons (3k + 2) on retrouve le deuxième cas.
    Avec 6 bonbons (3k) on retrouve le troisième cas.
    Etc.

    Anna doit donc veiller à ne laisser qu’un nombre égal à 3k + 2 bonbons en jeu.

    Après un coup de Marine, il peut exister que trois situations, soit le nombre de bonbons est égal à 3k, 3k + 1 ou 3k + 2.

    Si le nombre de bonbons est égal à 3k + 1 alors Anna doit enlever 3k + 2 bonbons.
    Si le nombre de bonbons est égal à 3k + 2 alors Anna doit enlever 3k bonbons.
    Mais si le nombre de bonbons est égal à 3k, alors Anna ne peut redresser la situation.
    Heureusement elle commence, avec une situation à 3k + 2 (1001 bonbons).

    Examinons les coups de Marine à partir d’une situation à 3k + 2.

    Elle peut enlever 3k bonbons et laisser une situation à 3k + 2.
    Si elle choisit d’enlever 3k + 1 bonbons, alors cela laisse 3k + 1 bonbons. Alors Anna devra enlever 3k + 2 bonbons, à son tour, et retrouver ainsi une situation à 3k + 2.

    • celem
      juillet 5, 2024
      15h01

      celem

      […]
      Avec 4 bonbons (3k + 1) Marine gagne et Anna atteint 1 ou 2 bonbons.
      Avec 5 bonbons (3k + 2) Anna gagne et Marine atteint 1, 2 ou 4 bonbons.
      […]

  2. Jean-Philippe ROUX
    juillet 5, 2024
    19h19

    1er défi

    Si il il reste 1 Anna a perdu.
    Si il il reste 2 Anna a gagné car elle peut retirer 30+2
    Si il reste 3 Anna a gagné car elle peut retirer 31
    Si il reste 4 Anna a perdu car:
    – en retirant 2 Anna permet à Marine de retirer 1 et il restera 1 que Anna ne pourra pas retirer
    – en retirant 3 Anna permet à Marine de retirer 1 qui finit.
    Marine peut soustraire au maximum 100 tandis que Anna peut soustraire au maximum 101: il faut donc que Anna laisse à Marine 102.
    En effet:
    – si Marine soustrait n’importe quel nombre de la forme 3k qui vaut au maximum 99, Anna n’a qu’à soustraire le multiple de 3 complémentaire à 102 pour gagner puisque 102 est un multiple de 3.
    – si Marine soustrait n’importe quel nombre de la forme 3k+1, Anna n’a qu’à soustraire le complémentaire à 102 de la forme 3k+2. Exemple, si Marine soustrait 316+1=49, il suffit à Anna de soustraire 53=173+2.
    La somme de deux soustractions consécutives de Marine puis de Anna peut donc toujours faire 102.
    1001=1029+83 et par chance 83=273+2.
    Le premier coup à jouer de Anna est de soustraire 83.

  3. Jean-Philippe ROUX
    juillet 5, 2024
    19h22

    Puis de toujours soustraire le complémentaire à 102 de ce que Marine a soustrait.

  4. François
    juillet 6, 2024
    20h26

    1er défi

    Anna gagne mais n’est-ce pas une victoire à la Pyrrhus. En prenant à chaque fois 100 bonbons, Marine acquiert un capital de 900 bonbons alors que Anna capitalise à la fin seulement 101 bonbons !

  5. Claude
    juillet 12, 2024
    8h22

    2e défi

    0=4-(4×4)/4
    1=(4×4)/(4×4)
    2=(4/4)+(4/4)
    3=(4+4+4)/4
    4=4(4-4)+4
    5=(4+(4×4))/4

  6. Jean-Michel Leclaire
    juillet 12, 2024
    8h36

    2e défi

    0=44×44, 1=4+444,
    2=44+44, 3=4×444,
    4=4+444, 5=4×4+44

  7. Marie-Jo Rousselle
    juillet 19, 2024
    7h52

    3e défi

    La première et la dernière croix donnent chacune 9 côtés de 1cm et les 18 croix intermédiaires donnent chacune 6 côtés de 1cm, soit en tout:
    N=2×9+18×6=126
    Donc le périmètre cherché vaut 126 cm

  8. Claude
    juillet 26, 2024
    8h15

    4e défi

    3d=a puis 3d=e –> d>3
    Soit d=4 –> a=2 (et il reste 1)
    3×4+1=e–> e=3 (et il reste 1)
    –> 3b+1=8 –> b=9 (et il reste 2)
    et finalement 3d+2=fd –> f=1
    3(dbdd)=fd8ea
    3(4944)=14832

  9. Jean-Michel Leclaire
    juillet 26, 2024
    8h42

    4e défi

    On a 3D10 car sinon on aurait A=3D=E, d’où D4.
    Dans la colonne des centaines on ne peut pas avoir 3B=8 donc il y a forcément une retenue m1 à rajouter dans la colonne des milliers, et de plus m2 car dans une addition de n nombres les retenues ne dépassent jamais n1. Donc D est le dernier chiffre de 3D+m. Or :

    3×5+1=16
    3×5+2=17
    3×6+1=19
    3×6+2=20
    3×7+1=22
    3×7+2=23
    3×8+1=25
    3×8+2=26

    En fait les seules possibilités sont 3×4+2=14 et 3×9+2=29 donc m=2, et D=4 ou D=9.
    Mais D=9 ne convient pas car on ajouterait la même retenue m=2 à la colonne des dizaines, ce qui donnerait E=9=D.
    Donc D=4 et on en déduit A=2, E=3, F=1.
    La somme est donc 14832.

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Par exemple, on pourra écrire que sont les deux solutions complexes de l’équation .

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