In dieser Aufgabe untersuchen wir vier Zahlenmauern. Nicht jede von ihnen lässt sich mit natürlichen Zahlen (ganzen Zahlen größer oder gleich \(0\)) lösen.
1. Welche der Zahlenmauern kannst du vollständig lösen? Berechne für diese Mauern alle fehlenden Zahlen.
2. Erkläre bei den Mauern, die du nicht lösen kannst, warum es keine passende natürliche Zahl für den unteren mittleren Stein gibt.

Denkanstöße
- Erinnere dich daran, dass der oberste Stein die Summe der beiden Steine darunter ist.
- Die beiden äußeren Steine unten fließen jeweils einmal in die Spitze ein, der mittlere untere Stein jedoch zweimal.
- Wenn du die beiden bekannten äußeren Steine von der Spitze abziehst, was muss dann für die Verdopplung des mittleren Steins übrig bleiben?
- Lässt sich der verbleibende Wert ohne Rest durch \(2\) teilen?
- Kann die Summe der beiden äußeren Steine größer sein als der Spitzenstein?
Lösung
1. Analyse der Lösbarkeit der vier Mauern:
- Für eine 3-stufige Zahlenmauer mit den unteren Steinen \(a\), \(b\) und \(c\) gilt für die Spitze \(T\): \(T = a + 2b + c\). Daraus folgt für den mittleren Stein: \(2b = T - a - c\).
- Mauer A: \(T = 500\), \(a = 150\), \(c = 250\). Es gilt \(2b = 500 - 150 - 250 = 100\), also \(b = 50\). Die Mauer ist lösbar. Mittlere Reihe: \(150 + 50 = 200\) und \(50 + 250 = 300\).
- Mauer B: \(T = 500\), \(a = 150\), \(c = 249\). Es gilt \(2b = 500 - 150 - 249 = 101\). Da \(101\) eine ungerade Zahl ist, gibt es keine natürliche Zahl \(b\), die diese Gleichung löst (der Stein müsste \(50{,}5\) sein). Die Mauer ist unlösbar.
- Mauer C: \(T = 800\), \(a = 300\), \(c = 450\). Es gilt \(2b = 800 - 300 - 450 = 50\), also \(b = 25\). Die Mauer ist lösbar. Mittlere Reihe: \(300 + 25 = 325\) und \(25 + 450 = 475\).
- Mauer D: \(T = 800\), \(a = 300\), \(c = 520\). Die Summe der äußeren Steine ist bereits \(300 + 520 = 820\). Das ist größer als die Spitze von \(800\). Es gilt \(2b = 800 - 820 = -20\), was einen negativen Mittelstein (\(-10\)) erfordern würde. Da im Bereich der natürlichen Zahlen gerechnet wird, ist diese Mauer unlösbar.
Antwort
1. Lösbar sind **Mauer A** und **Mauer C**:
- **Mauer A**: Unterer mittlerer Stein = \(50\); mittlere Reihe = \(200\) und \(300\).
- **Mauer C**: Unterer mittlerer Stein = \(25\); mittlere Reihe = \(325\) und \(475\).
2. Nicht lösbar sind **Mauer B** und **Mauer D**:
- **Mauer B**: Der verbleibende Rest für die Verdopplung des mittleren Steins ist \(101\). Da \(101\) ungerade ist, lässt er sich nicht ohne Rest durch \(2\) teilen.
- **Mauer D**: Die beiden äußeren Steine ergeben zusammen bereits \(820\), was größer ist als die Spitze mit \(800\). Daher müsste der mittlere Stein negativ sein, was bei natürlichen Zahlen nicht erlaubt ist.