8MAT122 — Structures discr`etes Automne 2013
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Etudiant 1
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Etudiant 2
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Etudiant 3
Devoir 2
(`a remettre au plus tard le 4 novembre, `a 16h00)
Le devoir peut ˆetre fait seul, en ´equipe de deux ou de trois. Vous devez justifier chacune
de vos r´eponses et pr´esenter vos calculs. La d´emarche ainsi que l’utilisation correcte de la
notation math´ematique seront ´evalu´ees. Lors de la remise de votre devoir, vous devez agrafer
vos feuilles avec ces pages en premier en identifiant bien votre nom, sinon vous aurez une
p´enalit´e de 10%.
Question 1 2 3 4 5 6 7 Total
Sur 10 15 10 15 10 20 20 100
Note
1. (10 points) Soit xun nombre naturel de nchiffres. Pour i= 0,1, . . . , n 1, soit dile
i-`eme chiffre de xen lisant son ´ecriture en base 10 de droite `a gauche (par exemple, si
x= 134, alors d0= 4, d1= 3 et d2= 1). La relation entre xet les nombres dise traduit
par l’´egalit´e
x=
n1
X
i=0
di10i.
Montrez que si la somme des chiffres de xest divisible par 3, alors xest divisible par 3.
Indice : Montrez d’abord que di(10i1) est divisible par 3 peu importe i∈ {0,1, . . . , n}.
2. Consid´erez la suite de nombre (an)nNd´efinie r´ecursivement par
a0= 2, an+1 = 1 + 1
1 + an
,pour nN.
(a) (5 points) Calculez anpour 0 n9.
(b) (10 points) Montrez par induction sur nque 1 an2 pour tout entier n0.
3. (10 points) Soit Tun arbre binaire de nnoeuds, dont isont des noeuds internes et
fsont des feuilles. Supposez en outre que tous les noeuds internes ont exactement 2
enfants. Montrez par induction sur nque f=i+ 1.
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8MAT122 — Structures discr`etes Automne 2013
4. (15 points) Les pixels d’un ´ecran (infini) d’ordinateur peuvent ˆetre vus math´ematiquement
comme l’ensemble Z2. Un pixel est donc simplement un ´el´ement de Z2. Deux pixels p
et qsont dits voisins s’ils se touchent `a l’horizontale ou `a la verticale, c’est-`a-dire que
si p= (x, y), alors q∈ {(x1, y),(x+ 1, y),(x, y 1),(x, y + 1)}. Soit EZ2un
sous-ensemble quelconque de pixels. On dit que Eest connexe si toute paire de pixels p
et qde Eest reli´ee par un chemin de pixels voisins, c’est-`a-dire s’il existe kpixels p1,p2,
. . .,pk, tels que les paires (p, p1), (p1, p2), (p2, p3), . . ., (pk1, pk), (pk, q) sont des paires
de pixels voisins. Par exemple, {(0,0),(1,0),(1,1),(1,2),(2,1)}est connexe, mais pas
{(0,0),(1,0),(2,1)}, car les pixels (0,0) et (1,0) ne sont pas reli´es au pixel (2,1).
Donnez le pseudocode d’une fonction qui v´erifie si un ensemble fini de pixels est connexe
ou non. Cette fonction doit faire appel `a une fonction auxiliaire r´ecursive qui calcule
l’ensemble des pixels qui sont reli´es `a un pixel donn´e p. Vous pouvez supposer que
certaines op´erations de base sont d´ej`a impl´ement´ees (par exemple |E|, qui retourne la
cardinalit´e de l’ensemble E), mais vous devez expliquer la notation que vous utilisez
ainsi qu’un r´esum´e de ce que fait chacune des op´erations que vous introduisez.
5. (10 points) On dit d’un nombre entier qu’il est r´ep´etitif si tous ses chiffres en base 10
sont identiques. Par exemple, 33 et 999 sont des nombres r´ep´etitifs. Aussi, soit Eun
ensemble de 12 nombres distincts quelconques entre 1 et 99 inclusivement. Montrez qu’il
existe au moins deux nombres x, y Etels que xyest un nombre r´ep´etitif. Indice :
Divisibilit´e par 11 et principe des tiroirs.
6. Pour tout entier n0, soit Enl’ensemble des mots de longueur nsur l’alphabet {a, b}
qui ne contiennent pas le motif aa. Par exemple, abb E3, mais baa /E3puisque aa
apparaˆıt dans baa.
(a) (5 points) ´
Enum´erez les ´el´ements de Enpour 0 n5.
(b) (5 points) Proposez une formule pour |En|pour tout entier n0.
(c) (10 points) D´emontrez la formule propos´ee en (b) par induction sur n.
7. On consid`ere un jeu qui consiste `a lancer un d´e r´egulier de 6 faces num´erot´ees de 1 `a 6.
Aussitˆot que le r´esultat 6 est obtenu, vous gagnez. Par contre, si le d´e est lanc´e 20 fois
sans obtenir 6, alors vous perdez et le jeu s’arrˆete.
(a) (3 points) Quelle est la probabilit´e que vous gagniez `a ce jeu ?
(b) (10 points) Soit Xla variable al´eatoire qui compte le nombre de lancers de d´es qui
ont ´et´e faits dans une partie. Quelle est l’esp´erance math´ematique de X?
(c) (7 points) Mˆeme question qu’en (b), mais en supposant cette fois que le d´e est lanc´e
nfois.
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