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Plus de 1000 récréations et problèmes mathématiques !

Ce site a été créé en souvenir de DIOPHANTE, mathématicien grec, qui nous a laissé de remarquables ouvrages d'arithmétique. L'objectif est de constituer une vaste bibliothèque de problèmes mathématiques avec les énoncés et les solutions classés par thèmes et selon leur niveau de difficulté et de proposer chaque mois plusieurs problèmes à la sagacité des lecteurs qui ont toute latitude pour envoyer leurs réponses.

 

 

 

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G102. La fourmi baladeuse Version imprimable Suggérer par mail
G1. Calcul des probabilités
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Un fourmi est située à l'un des quatre sommets d'un tétraèdre régulier. A chaque minute, elle choisit au hasard l'une des arêtes partant d'un sommet et se dirige vers la deuxième extrémité de l'arête choisie. Quelle est la probabilité pour qu'une semaine après, elle se retrouve exactement à son point de départ.

Source : Alberto L. Delgado Bradley University Problem of the week n° 178


Soit A le point de départ de la fourmi. On désigne par la probabilité pour que la fourmi soit en A après un périple de n minutes et la probabilité pour qu'elle soit sur l'un des trois autres sommets B,C ou D.

 

Pour se trouver en A à l'instant n, la fourmi est nécessairement à l'instant n-1 en B ou C ou D. Partant de l'un quelconque de ces trois points, comme ils sont tous trois adjacents à A, la fourmi a une chance sur trois de se trouver en A une minute après. D'où la première relation : .

 

Si toujours à l'instant n, la fourmi n'est pas en A mais se trouve en B ou C ou D, cela signifie qu'à l'instant n-1, elle se trouvait soit en A avec une probabilité 1 de passer de A à l'un quelconque de ces trois points soit en deux points parmi les trois avec une probabilité 2/3 de passer de l'un de ces sommets à un autre parmi les trois. D'où la deuxième relation : .

 

En éliminant les termes en q de ces deux relations, on obtient la relation de récurrence définie pour tout n>1 avec qui permet d'obtenir la formule générale donnant en fonction de n, à savoir

 

.

 

Dans une semaine il y a exactement 10080 minutes. La probabilité demandée est égale à . Elle est très proche mais n'est pas rigoureusement égale à la probabilité de 1/4 à laquelle on s'attendait de manière intuitive.


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