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E582 - Le trésor de La Buse

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Academic year: 2022

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Texte intégral

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Problème proposé par Gwenaël Robert

En l'an 1730, juste avant d'être pendu haut et court, le célèbre pirate Olivier Levasseur jeta un cryptogramme dans la foule en s'écriant : « Mon trésor à qui saura le prendre ! »

Il y a peu de temps, Diophante est enfin parvenu à déchiffrer ce texte. Il apparaît que La Buse aurait enterré son fabuleux magot quelque part sur une île circulaire ou à ses alentours. Sur le pourtour de cette île, comme sur chaque île qu'il investissait, il fit dresser un certain nombre de postes de guet. Les longueurs des arcs de cercle entre deux postes de guet adjacents étaient distinctes et mesuraient un nombre entier

d'hectomètres.

La Buse avait coutume de dissimuler son trésor au croisement à angle droit de deux droites joignant chacune deux postes de guet.

Avant de dissimuler sa fortune, il envoya donc Triple-Buse, son fidèle mais pas bien malin second, œuvrer à la construction des postes. Ce dernier respecta bien les différentes distances demandées, mais, ne sachant pas leur ordre précis, les distribua au hasard.

A force de recherches, Diophante a localisé pas moins de quatre îles circulaires sur lesquelles La Buse s'est rendu et où le trésor pourrait se trouver... La première comptait 9 postes de guet. Les autres en avaient 13 , 15 et 18. Seulement Diophante est pingre et n'a les fonds nécessaires que pour une seule expédition.

C'est alors que Zig intervient, éliminant trois îles parmi les quatre en quelques minutes de réflexion.

Q : Lesquelles ? Et comment a-t-il fait ?

Et Puce de surenchérir.... Très astucieux en effet ! Sur cette île, La Buse était certain de pouvoir dissimuler son trésor, quels que soient les choix de Triple-Buse.

Q₂ : Comment Puce a-t-il pu affirmer ceci en quelques minutes de plus ? Q₃ : Est-on assuré que le pirate ait pu cacher son trésor sur la terre ferme ?

Une ile avec n postes de guet a une circonférence de 1+...+n=n(n+1)/2 hectomètres, soit 45 , 91, 120 et 171 pour n=9, 13, 15 et 18. Les postes de guet forment un

polygone dont les sommets sont choisis parmi ceux du polygone régulier à n(n+1)/2 sommets inscrit dans le cercle que forme l’ile.

Si a et b sont les arguments des points A et B, l’angle de la diagonale AB avec la référence est (a+b-π)/2 : pour obtenir deux diagonales AB et CD perpendiculaires, il faut deux couples (a, b) et (c, d) tels que (a+b)-(c+d)=π, soit (a-c)+(b-d)=π : les angles au centre des cordes AC et BD sont supplémentaires, ce qui n’est possible qu’avec une circonférence paire, donc 120 pour n=15.

Montrons qu’alors, à partir de chaque sommet on peut trouver une paire de diagonales perpendiculaires.

Choisissons un sommet A ; si le point A’ diamétralement opposé est un sommet du polygone, les diagonales AM et MA’ sont perpendiculaires pour tout sommet M ; sinon A’ est situé entre deux sommets consécutifs B et B’, dans le sens

trigonométrique, séparés par un arc inférieur ou égal à 15, donc l’arc BA’ est

strictement inférieur à 15, et il existe un arc CD (dans le sens trigonométrique) égal à BA’. Alors DB est parallèle à CA’, donc perpendiculaire à AC. Selon que l’arc CD est situé entre A et B ou B et A le point d’intersection sera extérieur ou intérieur au polygone.

E582 - Le trésor de La Buse

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