Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/Number theoryReviewed

Des saut(erelle)s

by Sequoia·translated by Catalpa·
26
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

This score reflects both the level of the required concepts and the difficulty of the solution.Ce score tient compte à la fois du niveau des notions nécessaires et de la difficulté de la résolution.

  1. 110First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 1125Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 2650Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 5170Advanced / graduateAvancé / master
  5. 7190Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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1000086840

Une sauterelle se déplace le long d’une ligne droite. Elle peut effectuer des sauts de 1111 cm ou de 1717 cm, vers la droite ou vers la gauche. Au bout d’un certain nombre de sauts, elle se trouve à exactement 99 cm à droite de son point de départ. Quel nombre minimal de sauts la sauterelle a-t-elle effectué ?

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Solutions

1
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Solution by Ancient Tree

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Notons xx le nombre de sauts de 11 cm, et yy le nombre de sauts de 17 cm. On cherche donc à résoudre l'équation diophantienne :
11x+17y=9.11 x+17 y=9.C’est normalement une équation qu’on résout avec le théorème de Bézout. Cependant, on cherche à trouver une solution (x,y)(x,y) telle que x+y|x|+|y| est minimal, ce que je n’ai pas réussi à faire comme ça.

Une autre approche sympathique : on peut regarder l’équation ci-dessus modulo 17. Ca donne :
11x9  mod  17.11x\equiv 9\; \text{mod}\;17.Or, l’inverse de 11 modulo 17 est 14 (ce qu’on peut trouver avec l'algorithme d’Euclide étendu), puisque :
11×14=154=17×9+11  mod  17.11\times 14=154=17\times 9+1\equiv 1\; \text{mod}\;17.Ainsi, en multipliant notre équation par 14, on obtient :
x9×141267  mod  17.x\equiv 9\times 14\equiv 126 \equiv 7\;\text{mod}\;17.

Ainsi, xx est congru à 7 modulo 17, ce qui restreint beaucoup les possibilités ; comme on cherche à minimiser x+y|x|+|y|, il semble naturel de chercher si x=7x=7 conviendrait.

Mais alors en revenant à l’équation initiale, on obtient 11×7+17y=911\times 7+17y=9, et on aboutit à y=4y=-4.
La solution (7,4)(7,-4) fonctionne, et minimise bien x+y|x|+|y| (puisque x=7x=7 force y=4y=-4, et un autre choix de xx donnerait déjà x+y>17)|x|+|y|>17).

Ainsi, le nombre minimal de sauts est 7+4=117+4=11.

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