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Exercice 2 — Auto-référence

Olympiades · Académie Limoges · 2011 · Série S

DénombrementLogique

Sujet

Le tableau ci-dessous est auto-référent. La dernière ligne se décrit d'elle-même.

Nombre0123
Apparitions du nombre sur cette ligne1210

On peut effectivement constater que la dernière ligne contient

On appelle tableau auto-référent d'ordre \(n\) un tableau auto-référent qui contient sur la première ligne tous les entiers de 0 à \(n\). Le tableau précédent est donc d'ordre 3 .

  1. Proposer un deuxième tableau auto-référent d'ordre 3.
Nombre0123
Apparitions du nombre sur cette ligne

Existe-t-il un troisième tableau d'ordre 3 ?
2. Quelle est nécessairement la somme des nombres de la dernière ligne pour un tableau auto-référent d'ordre 3? et pour un tableau auto-référent d'ordre \(n\) ?
3. Proposer un tableau auto-référent d'ordre 4.

Nombre01234
Apparitions du nombre sur cette ligne

Existe-t-il un autre tableau auto-référent d'ordre 4 ?
4. Montrer qu'on ne peut pas construire un tableau auto-référent d'ordre 5

Nombre012345
Apparitions du nombre sur cette ligne
  1. Proposer un tableau auto-référent d'ordre 6
Nombre0123456
Apparitions du nombre sur cette ligne
  1. Sur le modèle du tableau précédent, montrer qu'on peut construire un tableau auto-référent d'ordre \(n\), pour tout entier \(n\) supérieur ou égal à 6 .

Dans la suite, on note \(\mathrm{A}(n)\) le nombre d'apparitions de \(n\) dans la dernière ligne.

  1. Unique autre solution :
Nombre0123
Apparitions du nombre sur cette ligne2020