Le jeu des allumettes — Correction
Le bon point de vue. Ne cherchons pas « quel coup jouer », mais classons chaque position (le nombre d'allumettes restantes) en deux catégories, du point de vue du joueur qui doit jouer :
- une position est perdante si tous les coups possibles offrent à l'adversaire une position gagnante ;
- une position est gagnante s'il existe au moins un coup donnant à l'adversaire une position perdante.
On construit ce classement à partir de la fin, en partant de 0 allumette. Se retrouver devant 0 allumette signifie que l'adversaire vient de prendre la dernière : il a gagné, donc 0 est une position perdante.
1. Construisons le tableau jusqu'à 8 :
| Allumettes restantes | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|
| Le joueur qui doit jouer | perd | gagne | gagne | perd | gagne | gagne | gagne | perd | gagne |
Avec 8 allumettes, la position de départ est gagnante : Alice a une façon de l'emporter à coup sûr.
Son coup : retirer 1 allumette(s), ce qui laisse 7 — une position perdante pour Bruno.
2. Poursuivons le même tableau jusqu'à 48. Les positions perdantes rencontrées sont :
3, 7, 10, 14, 17, 21, 24, 28, …
48 est une position gagnante : Alice gagne.
Son premier coup : retirer 6 allumette(s), ce qui laisse 42 — position perdante pour Bruno.
Ensuite, sa stratégie est mécanique : à chaque tour, elle ramène le tas sur la position perdante suivante. Bruno ne peut jamais y échapper.
3.
Les positions perdantes sont : 0, 3, 7, 10, 14, 17, 21, 24, 28, …
Il y a un motif. La suite des positions perdantes se répète avec une période de 7 : une position i est perdante exactement lorsque le reste de la division de i par 7 vaut 0 ou 3.
Pourquoi une période ? Le classement d'une position ne dépend que des 6 positions qui la précèdent. Comme il n'y a qu'un nombre fini de configurations possibles pour ces 6 cases, la suite finit nécessairement par se répéter — c'est le principe des tiroirs.
Ici 48 laisse le reste 6 dans la division par 7 : position gagnante.
Ce que cette famille apprend. Quand les coups autorisés ne forment plus une suite 1, 2, …, k, il n'y a pas de formule évidente : il faut construire le tableau. Mais un motif finit toujours par apparaître, et c'est lui qui donne la stratégie.
À retenir, bien au-delà des allumettes. Analyser un jeu à deux, c'est classer les positions en gagnantes et perdantes en remontant depuis la fin. La même méthode s'applique à quantité de jeux — et c'est exactement ce que fait un programme d'échecs, en beaucoup plus gros.
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