Carnet 04 / 06 · Optimisation · Aires

Comment organiser un potager avec les mathématiques ?

Un potager ne se mesure pas seulement en mètres carrés. Il faut pouvoir circuler, arroser, récolter, et atteindre les plantes sans piétiner le sol.

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Illustration mathématique originale du carnet : Comment organiser un potager avec les mathématiques ?

1. Le problème des allées

Imaginons un potager rectangulaire de 6 m de large et 4 m de long, soit 24 m². Nous voulons créer des planches de culture sur toute la longueur, séparées par des allées de 40 cm de large. Pour les rendre praticables, nous posons, dans notre modèle, qu'une planche ne doit pas dépasser 1,20 m de large.

La question est simple : combien de planches faut-il choisir pour réserver le maximum de surface aux légumes, tout en respectant la contrainte d'accès ?

2. Écrire une formule

Si l'on construit \(n\) planches séparées par \(n-1\) allées, la largeur totale des allées est \(0{,}4(n-1)\). La largeur d'une planche et l'aire cultivée sont donc :

\[b(n)=\frac{6-0{,}4(n-1)}{n},\qquad A(n)=4\bigl(6-0{,}4(n-1)\bigr).\]

Pour quatre planches, nous avons \(b(4)=1{,}20\) m et \(A(4)=19{,}2\) m². Nous exploitons donc 80 % de la surface, le reste correspondant aux allées.

Trois planches permettraient d'éviter une allée, mais chacune mesurerait environ 1,73 m de large : notre contrainte n'est pas respectée. Cinq planches respectent la largeur maximale, mais nécessitent une allée supplémentaire et diminuent la surface cultivée à 17,6 m².

3. Dessine différentes dispositions

Ton plan de potager

Fais varier le nombre de planches. Le dessin s'adapte et les surfaces sont recalculées.

4. Pourquoi les contraintes comptent-elles ?

La formule de l'aire est décroissante avec le nombre de planches. Sans limite de largeur, l'algorithme choisirait une seule gigantesque planche : absurde pour un jardin qu'on souhaite entretenir. Optimiser, c'est chercher le meilleur résultat parmi les solutions autorisées.

Ce modèle suppose des allées droites, des planches toutes identiques et un accès possible depuis leurs bords. Un vrai jardin dépend aussi de l'ensoleillement, du relief et de l'eau disponible.

À toi de jouer

Quelle part du potager de 24 m² représentent les trois allées de 40 cm de large et 4 m de long ?

Voir la réponse
Leur aire totale vaut \(3\times0{,}4\times4=4{,}8\) m². Cela représente \(4{,}8/24=0{,}20\), soit 20 % du terrain.