Baccalauréat juin 2007 MATHÉMATIQUES Série ES

sujet : amérique du nord

Corrigé de l'exercice 2 : candidats ayant suivi l'enseignement de spécialité

Première Partie : Étude d'un graphe

Graphe : L'illustration svg n'est pas visible par votre navigateur.

On considère le graphe ci-dessus.

    1. Ce graphe est-il connexe ?

      La chaîne Y-C-D-G-H-E-F-B-A-Z contient tous les sommets du graphe.

      Par conséquent, pour toute paire de sommets distincts, il existe une chaîne les reliant donc le graphe est connexe.

    2. Déterminer le degré de chacun des sommets.
      On pourra donner le résultat sous forme de tableau.

      Le degré d'un sommet est égal au nombre d'arêtes dont ce sommet est une extrémité.

      SommetsABCDEFGHYZ
      Degré4444424231
    3. Justifier l'existence d'une chaîne eulérienne.

      Le graphe est connexe et a deux sommets de degré impair (Y et Z) alors ce graphe admet une chaîne eulérienne.


    1. Déterminer un encadrement du nombre chromatique de ce graphe.

      Notons γ le nombre chromatique du graphe.

      • Le plus haut des degré des sommets est 4, alors γ5.
      • D'autre part, {A;C;Y} est un sous graphe complet d'ordre 3, alors γ3.

      Donc 3γ5.


    2. Montrer que ce nombre chromatique est égal à 3.

      Graphe : L'illustration svg n'est pas visible par votre navigateur.

      Une coloration à l'aide de trois couleurs est possible :

      • Couleur 1 pour les sommets A, E et G.
      • Couleur 2 pour les sommets B, C, H et Z.
      • Couleur 3 pour les sommets D, F et Y.

      γ3 et une coloration avec 3 couleurs est possible donc le nombre chromatique de ce graphe est égal à 3.


    Remarque :

    Si on considère les sommets classés par ordre de degré décroissant et par ordre alphabétique A-B-C-D-E-G-Y-F-H-Z l'algorithme de coloration de Welsh et Powell (algorithme "glouton") donne une coloration avec 4 couleurs ce qui ne permet pas de conclure.

    SommetsABCDEGYFHZ
    Couleur1221334112

    Pour exhiber une coloration avec trois couleurs à partir de cette coloration, il suffit de changer la couleur sommet A de lui attribuer la couleur 3, ce qui permet d'affecter la couleur 1 au sommet Y.

    Par contre, l'algorithme de coloration fonctionne si on classe les sommets par ordre de degré décroissant sans tenir compte de l'ordre alphabétique

    SommetsABGDECYFHZ
    Couleur1213123321

deuxième Partie : visite d'un musée

Plan du musée : L'illustration svg n'est pas visible par votre navigateur.

Voici le plan d'un musée : les parties grisées matérialisent les portes et les visiteurs partent de l'accueil, visitent le musée et doivent terminer leur visite à la boutique.

  1. Représenter la situation à l'aide d'un graphe en précisant ce que représentent arêtes et sommets.

    On choisi de représenter la situation par un graphe tel que :

    • les sommets représentent les salles, le sommet Y représentant l'accueil et le sommet Z la boutique;
    • les arêtes représentent les portes. (Deux sommets sont adjacents s'il existe une porte permettant de passer d'une pièce à l'autre)

    le graphe de la partie 1 convient pour représenter la situation.


    1. Pourquoi est-il possible de trouver un circuit où les visiteurs passent une fois et une seule par toutes les portes ?

      D'après la première partie le graphe admet une chaîne eulérienne alors,

      il est possible pour un visiteur de visiter le musée en passant une et une seule fois par toutes les portes.


    2. Donner un exemple d'un tel circuit.

      Exemple d'un circuit commençant par l'accueil (Y) et finissant par la boutique (Z) (les deux sommets de degré impair du graphe)

      Graphe, chaîne eulérienne : L'illustration svg n'est pas visible par votre navigateur.

      Y-C-G-Y-A-B-F-E-B-D-G-H-E-D-C-A-Z


  2. Comment colorier les salles y compris l'accueil et la boutique, en utilisant un minimum de couleurs, pour que 2 salles qui communiquent par une porte aient des couleurs différentes ?

    Le nombre chromatique du graphe est 3. Il suffit de trois couleurs pour que deux salles qui communiquent par une porte aient des couleurs différentes :

    La couleur 1 pour les salles A, E et G. La couleur 2 pour les salles B, C, H et la boutique. La couleur 3 pour les salles D, F et l'accueil.



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