LaboraToile MATh.en.JEANS. Année 2001-2002

Alphaville

Sujet proposé par Olivier Bodini et Pierre Duchet

Assurer le plus économiquement possible les secours dans une ville

Pour simplifier nous étudierons les "alphavilles", où les rues forment un quadrillage rectangulaire.

Les habitations sont ainsi divisées en "blocs" (à New York, on mesure les distances en blocs).

 

 

Exemple : sur la figure ci-dessous, le carrefour a est à un bloc de c mais à deux blocs de b, qui, lui, est à trois blocs de c.

Exemple n°1

A Alphaville (5 x 7) nous voulons installer des téléphones publics de manière à ce que chaque carrefour soit équipé d'une cabine ou soit voisin d'un carrefour équipé (1 seul bloc de distance).

L'ingénieur Godard propose le plan suivant (figure 1) qui nécessite 11 cabines téléphoniques.
- Peut-on obtenir le même résultat avec 10 cabines seulement ?
- Avec 9 cabines ?

 

Exemple 1

Exemple n°1

Exemple n°2

Nous désirons assurer les secours à Alphaville (6 x 7) en installant le moins posible de casernes à certains carrefours bien choisis.

Les pompiers doivent pouvoir intervenir rapidement à n'importe quel carrefour , sans jamais avoir plus de 3 blocs à parcourir. Godard propose le plan suivant (figure ci-contre).

- Peut-on obtenir le même résultat avec moins de 4 casernes ?

 

Exemple n°2

 

Cas général

Nous voulons équiper alphaville ( px q) en installant des stations services à certains carrefours : nous voulons que chaque carrefour de la ville soit situé à au plus nblocs d'une station. Suivant les valeurs des nombres p,qet n, trouver des solutions avec le moins de stations possibles.

Entrées possibles

A quoi cela sert-il ?

Une solution générale de ce problème est toujours cherchée par les mathématiciens. En particulier, le cas des cabines téléphoniques (n= 1) dans alphaville ( p x q) est encore ouvert.

De nombreux problèmes de ce type apparaissent en Recherche Opérationnelle (rationalisation de productions d'ateliers, d'équipements collectifs etc.) et aussi dans les Télécommunications (correction automatique de messages parasités). Leur étude théorique relève de ce qu'on appelle l'Optimisation Combinatoire et de la Théorie des Codes.

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Sujets collège
LaboraToile 2002