Calcul de factorielles et permutations
Énoncé
a) Calculer 6! et 8!{6!}.
b) De combien de façons peut-on placer 6 personnes autour d'une table ronde, si les places sont numérotées ?
Indice : Pour a), simplifier la fraction. Pour b), c'est une permutation de 6 éléments.
Correction
- Étape 1 : La factorielle compte les façons d'ordonner n objets — et cela découle directement du principe multiplicatif.
Factorielle :
[formule]
C'est le nombre de permutations de n objets distincts.
👉 Pourquoi ? Pour la première place, n choix ; pour la deuxième, il n'en reste que n-1 ; puis n-2… Le produit est exactement n!.
⚠️ Un quotient de factorielles ne se calcule jamais en développant les deux : 8!{6!} se simplifie avant tout calcul. Développer 8! = 40\,320 pour ensuite diviser est une perte de temps et une source d'erreurs.
ℹ️ Et 0! = 1 par convention — ce qui paraît étrange mais rend toutes les formules cohérentes.
- Étape 2 : a) 6! = 6 5 4 3 2 1
En groupant : 6 5 = 30, 4 3 = 12, 30 12 = 360, 2 = 720.
[formule]
Pour le quotient, on écrit 8! en faisant apparaître 6! :
8! = 8 7 6!
[formule]
👉 C'est le geste standard : n!{p!} avec n > p vaut le produit des entiers de p+1 à n. Ici de 7 à 8.
6! = 720 ; 8!{6!} = 56
- Étape 3 : b) Six personnes autour d'une table ronde, places numérotées.
⚠️ La précision « numérotées » est décisive, et l'énoncé la donne exprès. Elle signifie que les places sont distinguables : mettre Alice en place 1 ou en place 3 donne deux dispositions différentes.
On est donc dans le cas standard d'une permutation de 6 objets :
[formule]
ℹ️ Sans numérotation, la réponse serait 120 et non 720. Autour d'une table ronde anonyme, seules les positions relatives comptent : faire tourner tout le monde d'un cran donne la même disposition. On fixe alors une personne comme repère et l'on ordonne les 5 autres, soit 5! = 120.
C'est un piège classique, et la seule protection est de lire l'énoncé jusqu'au bout.
6! = 720 (places numérotées)
- Étape 4 : L'erreur classique :
Calculer 8!{6!} en développant les deux factorielles : 40\,320{720}.
Le résultat est juste, mais on a fait dix multiplications au lieu d'une. Et sur 50!{48!}, le développement est impossible alors que la simplification donne 50 49 = 2450 instantanément.
À retenir :
Simplifier avant de calculer : n!{p!} est le produit des entiers de p+1 à n.
👉 Et lire l'énoncé jusqu'au bout : « places numérotées » vaut 6!, « table ronde » seule vaudrait 5!.