A6. Partages et partitions
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Je choisis un entier k et je fais l’inventaire du nombre p(k) des partitions de cet entier obtenues en additionnant les entiers 1,2,…,k pris dans l’ordre croissant avec ou sans répétition. Ainsi avec l’entier 5, j’ai 7 partitions possibles : 5 = 1 + 1 + 1 + 1 + 1, 5 = 1 + 1 + 1 + 2, 5 = 1 + 1 + 3, 5 = 1 + 2 + 2, 5 = 1 + 4, 5 = 2 + 3 et 5 = 5 , soit p(5 ) = 7. Dans un tableau à double entrée où figure en première colonne la liste complète de ces p(k) partitions, j’établis cinq colonnes qui contiennent respectivement pour chaque partition: - le nombre de chiffres 1, - le nombre de nombres distincts, -& le nombre de signes + utilisés, - le décompte des partitions qui comportent des nombres tous distincts, - le décompte des partitions qui comportent des nombres tous impairs. Je calcule enfin les totaux correspondant à ces cinq colonnes.
Par exemple, pour k = 5, j’obtiens le tableau suivant :
Q1 J’observe que les totaux des deux premières colonnes « nombre de 1 » et « nombre de nombres distincts » sont identiques, à savoir 12. De même le nombre de partitions avec des nombres tous distincts est identique au nombre de partitions avec des nombres tous impairs, à savoir 3.Démontrer que ces deux propriétés sont vraies quel que soit l’entier k. Q2 J’établis le tableau pour un certain entier k tel que p(k) est égal à l’unité près à la différence entre le nombre total de signes + utilisés et le nombre total de 1 contenus dans toutes les partitions.Que vaut k ? Q3 Pour cette valeur de k, je décide d’écrire les partitions avec les entiers pris dans un ordre quelconque, combien y a-t-il de partitions supplémentaires par rapport à p(k) ?
Paul Voyer et Antoine Verroken ont constaté que la plupart des variables mentionnées dans ce problème étaient répertoriées dans l'encyclopédie en ligne des sequences d'entiers(O.E.I.S.).C'est ainsi que l'on a sous les codes suivants: A000009: nombre de partitions ayant des nombres tous distincts =nombre de partitions avec des nombres tous impairs. A000041: nombre de partitions de l'entier n. A000070: nombre total de nombres "1" écrits dans les partitions de n. A076276: nombre total de signes "+" utilisés pour écrire les partitions de n. Dès lors la résolution des trois questions ne soulève aucune difficulté. On trouvera dans A615-Jeux_de_partitions-solution.pdf une justification des résultats obtenus.
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