Exercice 1 : Le principe multiplicatif : compter sans énumérer
Compter les possibilités d'un système informatique est un calcul quotidien : combien d'adresses, combien de couleurs, combien de mots de passe. Le fil de la série : on ne compte jamais en énumérant, on compte en MULTIPLIANT des choix indépendants.
- a) Énoncez le principe multiplicatif et lisez-le sur l'arbre de la figure.
- b) Combien de mots de 4 lettres peut-on former avec l'alphabet latin de 26 lettres, répétitions autorisées ?
- c) Combien d'adresses IPv4 existe-t-il, sachant qu'elles comptent 32 bits ? Et d'adresses IPv6, qui en comptent 128 ?
- d) Une couleur en vraies couleurs se code sur 24 bits, 8 par composante. Combien de teintes cela fait-il ?
- e) Un identifiant est formé de 2 lettres majuscules suivies de 4 chiffres. Combien y en a-t-il ? Et si les deux lettres doivent être distinctes ?
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Réponses
- a) Le produit des nombres de choix : feuilles
- b)
- c) et
- d) teintes
- e) sans contrainte, avec deux lettres distinctes : de moins, soit
a) Si une opération se décompose en étapes successives offrant respectivement choix, et si le nombre de choix à chaque étape ne dépend pas des choix précédents, alors le nombre total de résultats est le PRODUIT . Sur la figure, trois entrées ouvrent chacune deux plats, et chacun de ces six chemins ouvre deux desserts : on lit feuilles. L'arbre rend visible la condition d'application, chaque nœud d'un même niveau porte le même nombre de branches.
b) Quatre positions, 26 choix chacune, indépendants : mots. On écrit le résultat avec ses séparateurs de milliers, parce que l'ordre de grandeur est l'information utile : un demi-million, ce qu'un programme énumère en une fraction de seconde.
c) IPv4 : , soit environ 4,3 milliards, moins que la population mondiale, ce qui explique l'épuisement du stock. IPv6 : , un nombre sans commune mesure, de l'ordre de adresses par habitant. Quadrupler le nombre de bits ne quadruple pas le nombre d'adresses, il l'élève à la puissance quatre : c'est le point que le principe multiplicatif rend évident.
d) teintes, environ 16,7 millions. On peut aussi le voir comme , chaque composante prenant 256 valeurs : les deux écritures donnent le même nombre, puisque et .
e) Sans contrainte : identifiants. Avec deux lettres DISTINCTES, le second choix n'offre plus que 25 possibilités : . La perte est de identifiants, soit environ 3,8 pour cent. Notez que le principe multiplicatif s'applique encore, bien que le nombre de choix de la deuxième étape dépende de la première : ce qui compte est que ce NOMBRE soit toujours le même, ici 25, quelle que soit la lettre déjà prise.