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Stellen Sie aus rund 25.000 Matheaufgaben von der 3. bis zur 13. Klasse Ihre eigenen Arbeitsblätter zusammen. Alle Aufgaben enthalten Lösungsschritte.

Kombinatorik systematisch zählen

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4135945
Lukas möchte sich für die Schule ein Outfit zusammenstellen. Er hat die Auswahl aus \(5\) verschiedenen T-Shirts, \(3\) verschiedenen Hosen und \(2\) verschiedenen Paaren Schuhen. a) Bestimme die Anzahl der verschiedenen Möglichkeiten, wie Lukas ein T-Shirt, eine Hose und ein Paar Schuhe kombinieren kann. b) Lukas hat ein absolutes Lieblings-T-Shirt in Blau. Wie viele Kombinationsmöglichkeiten bleiben ihm, wenn er dieses T-Shirt auf jeden Fall tragen möchte?

Denkanstöße

- Wie viele Entscheidungen muss Lukas nacheinander treffen? - Überlege, wie sich die Anzahl der Möglichkeiten ändert, wenn eine Auswahl fest vorgegeben ist. - Ein Baumdiagramm könnte dir zeigen, wie viele Möglichkeiten nach jeder Entscheidung weiterführen.

Lösung

1. Nach dem Zählprinzip (Produktregel) gilt: Für jedes der \(5\) T-Shirts kann Lukas eine von \(3\) Hosen und eines von \(2\) Paaren Schuhen wählen. Daher gibt es \(5 \cdot 3 \cdot 2 = 30\) verschiedene Outfits. 2. Beim festen Lieblings-T-Shirt bleiben nur die Wahl der Hose und der Schuhe. Es gibt \(1 \cdot 3 \cdot 2 = 6\) Möglichkeiten.

Antwort

a) Es gibt \(30\) verschiedene Kombinationsmöglichkeiten. b) Es gibt noch \(6\) mögliche Kombinationen.
4198445
Lisa, Tim und Max stehen an der Supermarktkasse an. Lisa ist die Erste in der Schlange. Wie viele verschiedene Möglichkeiten gibt es für die gesamte Reihenfolge der drei Kinder? Liste alle Möglichkeiten auf.

Denkanstöße

- Wer steht fest an der ersten Stelle? - Wie viele Personen bleiben übrig, um die restlichen Plätze zu füllen? - Schreibe mögliche Reihenfolgen der beiden übrigen Namen auf.

Lösung

1. Lisa steht bereits an der ersten Stelle. Deshalb müssen nur noch Tim und Max auf die beiden übrigen Plätze verteilt werden. 2. Eine Möglichkeit ist Lisa – Tim – Max. 3. Die andere Möglichkeit ist Lisa – Max – Tim. 4. Damit gibt es insgesamt \(2\) Möglichkeiten.

Antwort

Es gibt \(2\) Möglichkeiten: 1. Lisa – Tim – Max 2. Lisa – Max – Tim
4198635
An einer Schnur sollen vier Luftballons aufgehängt werden. Es stehen ein roter und drei blaue Luftballons zur Verfügung. Gleichfarbige Luftballons gelten als nicht unterscheidbar. Bestimme mithilfe eines Baumdiagramms oder einer systematischen Liste, wie viele verschiedene Farbanordnungen es gibt.

Denkanstöße

- Lege eine kurze Bezeichnung für die beiden Farben fest. - Gehe die möglichen Positionen des roten Ballons der Reihe nach durch. - Prüfe am Ende, ob jede mögliche Position genau einmal in deiner Liste vorkommt.

Lösung

1. Verwende \(R\) für Rot und \(B\) für Blau und schreibe eine systematische Liste. 2. Die möglichen Reihen sind \(RBBB\), \(BRBB\), \(BBRB\) und \(BBBR\). 3. Die Liste enthält \(4\) verschiedene Farbanordnungen.

Antwort

Es gibt \(4\) verschiedene Farbanordnungen: \(RBBB\), \(BRBB\), \(BBRB\), \(BBBR\).
4375525
Das Baumdiagramm zeigt, zu welchen Uhrzeiten vier Räume für einen Projekttag genutzt werden können. Wie viele erlaubte Kombinationen aus Raum und Uhrzeit sind dargestellt? Erkläre, wie du die Anzahl am Baum abliest.
Abbildung zur Aufgabe 437552

Denkanstöße

- Wofür steht ein vollständiger Weg vom Start bis zu einem Endpunkt? - Zähle die Endpunkte zuerst für jeden Raum einzeln. - Addiere danach die vier Anzahlen.

Lösung

1. Jeder vollständige Weg vom Start bis zu einem Endpunkt steht für eine Kombination aus Raum und Uhrzeit. 2. Bei Turnhalle, Musikraum und Werkraum gibt es jeweils drei Endpunkte. Das sind zusammen \(3+3+3=9\) Kombinationen. 3. Bei der Bibliothek gibt es zwei Endpunkte. Insgesamt sind also \(9+2=11\) Kombinationen dargestellt.

Antwort

Es gibt \(11\) erlaubte Kombinationen. Man zählt die vollständigen Wege beziehungsweise die Endpunkte: \(3+3+3+2=11\).
5520895
Für ein Logo wird zuerst eine Farbe und danach ein Symbol gewählt. Lies das Baumdiagramm. a) Wie viele vollständige Wege führen vom Start bis zu einem Symbol? b) Notiere alle möglichen Farb-Symbol-Paare.
Abbildung zur Aufgabe 552089

Denkanstöße

- Beginne jeweils am Start und folge einem Ast bis zu einem Symbolknoten. - Notiere bei jedem vollständigen Weg die beiden Entscheidungen in ihrer Reihenfolge. - Prüfe, ob du von jeder Farbe alle möglichen Symbole berücksichtigt hast.

Lösung

1. Nach dem Start gibt es die beiden Farbwahlmöglichkeiten Rot und Blau. 2. Nach jeder Farbe gibt es die beiden Symbolwahlmöglichkeiten Stern und Kreis. 3. Die vollständigen Wege ergeben Rot–Stern, Rot–Kreis, Blau–Stern und Blau–Kreis. Damit gibt es \(4\) vollständige Wege.

Antwort

a) \(4\) vollständige Wege b) Rot–Stern, Rot–Kreis, Blau–Stern, Blau–Kreis
5575395
Beim Schulfest kann man einen Snack und ein Getränk wählen. Zur Auswahl stehen Apfel und Brezel sowie Wasser, Saft und Tee. Übernimm die Tabelle und trage in jedes Feld die passende Kombination ein. Bestimme danach die Gesamtzahl der Möglichkeiten. <table> <tr><th></th><th>Wasser</th><th>Saft</th><th>Tee</th></tr> <tr><th>Apfel</th><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><th>Brezel</th><td></td><td></td><td></td></tr> </table>

Denkanstöße

- Beginne mit der ersten Tabellenzeile und verbinde den Snack mit jedem Getränk. - Fülle danach die zweite Zeile auf dieselbe Weise. - Zähle am Ende die ausgefüllten Tabellenfelder.

Lösung

1. In der Zeile „Apfel“ stehen die Kombinationen Apfel–Wasser, Apfel–Saft und Apfel–Tee. 2. In der Zeile „Brezel“ stehen die Kombinationen Brezel–Wasser, Brezel–Saft und Brezel–Tee. 3. Die Tabelle enthält \(2\cdot3=6\) ausgefüllte Felder. Es gibt also \(6\) Möglichkeiten.

Antwort

<table> <tr><th></th><th>Wasser</th><th>Saft</th><th>Tee</th></tr> <tr><th>Apfel</th><td>Apfel–Wasser</td><td>Apfel–Saft</td><td>Apfel–Tee</td></tr> <tr><th>Brezel</th><td>Brezel–Wasser</td><td>Brezel–Saft</td><td>Brezel–Tee</td></tr> </table> Es gibt \(6\) Möglichkeiten.
4136045
In einer Schulkantine können sich die Schülerinnen und Schüler ein Mittagsmenü aus genau einer Vorspeise und einem Hauptgericht zusammenstellen. Es werden \(6\) verschiedene Vorspeisen angeboten. Lukas stellt fest, dass es insgesamt genau \(42\) verschiedene Kombinationsmöglichkeiten für ein solches Menü gibt. Bestimme die Anzahl der angebotenen Hauptgerichte und beschreibe dein Vorgehen.

Denkanstöße

- Überlege, wie die Anzahl der Vorspeisen und die Anzahl der Hauptgerichte mit der Gesamtzahl der möglichen Menüs zusammenhängen. - Betrachte bei Bedarf ein kleineres Beispiel mit wenigen Vorspeisen und Hauptgerichten. - Prüfe am Ende, ob deine gefundene Anzahl zusammen mit den \(6\) Vorspeisen genau \(42\) verschiedene Menüs ergibt.

Lösung

1. Die Gesamtzahl der Kombinationen ergibt sich aus dem Produkt der Anzahl der Vorspeisen und der Anzahl der Hauptgerichte. 2. Gesucht ist der fehlende Faktor in \(6 \cdot ? = 42\). 3. Der fehlende Faktor ist \(42 : 6 = 7\). 4. Daher werden \(7\) verschiedene Hauptgerichte angeboten.

Antwort

Es werden \(7\) verschiedene Hauptgerichte angeboten. Beim Zählprinzip ist \(42\) das Produkt aus \(6\) Vorspeisen und der unbekannten Zahl der Hauptgerichte; daher rechnet man \(42 : 6 = 7\).
4136055
Ein Kenncode für ein Lernspiel wird nach folgendem Schema erstellt: 1. Stelle: Ein Großbuchstabe von A bis Z (\(26\) Möglichkeiten). 2. Stelle: Eine Ziffer von \(0\) bis \(9\). 3. Stelle: Eines der Sonderzeichen „!“, „?“, „#“, „*“ oder „&“. a) Berechne die Anzahl der verschiedenen Kenncodes, die nach diesen Regeln erstellt werden können. b) Der Kenncode bekommt nun eine vierte Stelle, die ebenfalls eine Ziffer von \(0\) bis \(9\) ist. Um welchen Faktor vergrößert sich dadurch die Anzahl der möglichen Kenncodes? Begründe deine Antwort, ohne die neue Gesamtzahl auszurechnen.

Denkanstöße

- Überlege für Teil a), wie viele Möglichkeiten es für jede einzelne Stelle gibt. - Was bewirkt eine zusätzliche Entscheidungsmöglichkeit am Ende einer Kette für die Gesamtanzahl? - Musst du für Teil b) wirklich alles neu ausrechnen, oder reicht ein Blick auf die Anzahl der Möglichkeiten für das neue Zeichen?

Lösung

1. Für a) gilt nach dem Zählprinzip \(26 \cdot 10 \cdot 5 = 1300\). 2. Durch die vierte Stelle kann jeder bisherige Code mit jeder der \(10\) möglichen Ziffern ergänzt werden. 3. Deshalb vergrößert sich die Anzahl der Codes um den Faktor \(10\).

Antwort

a) Es können \(1300\) verschiedene Kenncodes erstellt werden. b) Die Anzahl vergrößert sich um den Faktor \(10\), weil jeder bisherige Code auf \(10\) Arten um die neue Stelle ergänzt werden kann.
4141645
Anja möchte sich für zwei Arbeitsgemeinschaften (AGs) anmelden: eine Sport-AG und eine Musik-AG. Es gibt \(5\) Sport-AGs (Fußball, Basketball, Schwimmen, Tennis, Klettern) und \(4\) Musik-AGs (Chor, Orchester, Band, Gitarre). a) Wie viele Kombinationen aus je einer Sport-AG und einer Musik-AG sind möglich? b) Die Schwimm-AG fällt aus. Wie viele Kombinationen bleiben? c) Klettern und Band finden gleichzeitig statt und können deshalb nicht zusammen gewählt werden. Wie viele Kombinationen aus b) bleiben übrig?

Denkanstöße

- Überlege für jede Sport-AG, mit wie vielen Musik-AGs sie verbunden werden kann. - Wenn eine Sport-AG ganz wegfällt, ändert sich die Zahl der Möglichkeiten schon vor der letzten Einschränkung. - In c) ist nur eine ganz bestimmte Kombination verboten.

Lösung

1. Für a) gibt es \(5\cdot4=20\) Kombinationen. 2. Ohne Schwimmen bleiben \(4\) Sport-AGs. Damit gibt es \(4\cdot4=16\) Kombinationen. 3. Von diesen \(16\) Kombinationen fällt genau Klettern mit Band weg. Es bleiben \(16-1=15\) Kombinationen.

Antwort

a) \(20\) Kombinationen b) \(16\) Kombinationen c) \(15\) Kombinationen
4156395
Bilde alle vierstelligen Zahlen nur aus den Ziffern \(3\) und \(7\), wobei jede Ziffer genau zweimal vorkommt. Notiere alle Möglichkeiten.

Denkanstöße

- Wie viele Stellen hat die Zahl insgesamt? - Wie oft muss jede Ziffer in der Zahl vorkommen? - Versuche, die Positionen der Ziffern Schritt für Schritt zu verändern, damit du keine Kombination vergisst. - Es hilft, die Liste nach der Größe der Zahlen zu ordnen.

Lösung

1. Systematisches Auflisten aller Anordnungen von zwei Dreien und zwei Siebenen. 2. Start mit \(3\) an der Tausenderstelle: \(3377\), \(3737\), \(3773\). 3. Start mit \(7\) an der Tausenderstelle: \(7337\), \(7373\), \(7733\). 4. Es ergeben sich insgesamt \(6\) verschiedene Zahlen.

Antwort

Die Zahlen sind: \(3377\), \(3737\), \(3773\), \(7337\), \(7373\), \(7733\).
4156405
Stelle alle dreistelligen Zahlen zusammen, die man aus den Ziffernkarten \(0\), \(5\) und \(9\) bilden kann. Jede Karte darf in einer Zahl nur einmal verwendet werden. a) Wie viele solcher Zahlen gibt es? b) Welches ist die größte und welches die kleinste dieser Zahlen?

Denkanstöße

- Kann eine Zahl mit der Ziffer 0 beginnen? - Überlege dir zuerst, welche Ziffern an der ersten Stelle stehen dürfen. - Wenn du die erste Stelle festlegst, wie viele Möglichkeiten bleiben dann für die restlichen zwei Karten? - Vergleiche am Ende deine Liste, um die kleinste und größte Zahl zu finden.

Lösung

1. Eine dreistellige Zahl darf nicht mit \(0\) beginnen. An der Hunderterstelle können daher nur \(5\) oder \(9\) stehen. 2. Beginnt die Zahl mit \(5\), sind \(509\) und \(590\) möglich. 3. Beginnt die Zahl mit \(9\), sind \(905\) und \(950\) möglich. 4. Es gibt insgesamt \(4\) Zahlen. 5. Die kleinste Zahl ist \(509\), die größte Zahl ist \(950\).

Antwort

a) Es gibt \(4\) solche Zahlen: \(509\), \(590\), \(905\), \(950\). b) Die kleinste Zahl ist \(509\), die größte Zahl ist \(950\).
4172075
Tim würfelt mit drei gewöhnlichen Spielwürfeln mit den Augenzahlen \(1\) bis \(6\). Die Summe der drei geworfenen Zahlen ist genau \(7\). Welche verschiedenen Zusammenstellungen von Augenzahlen sind möglich? Gib alle Möglichkeiten an. Die Reihenfolge der Würfel spielt hierbei keine Rolle; zum Beispiel gelten \((4;2;1)\) und \((1;2;4)\) als die gleiche Zusammenstellung.

Denkanstöße

- Versuche, die Zahlen nach ihrer Größe zu sortieren, um keine Kombination zu vergessen oder doppelt zu zählen. - Beginne mit der größten Zahl, die ein einzelner Würfel zeigen kann, damit die Summe noch erreicht werden kann. - Überlege dir, wie groß die kleinste Zahl sein muss, damit man überhaupt auf die Summe kommen kann. - Schreibe dir die Möglichkeiten strukturiert untereinander auf.

Lösung

1. Ordne die Augenzahlen in jeder Zusammenstellung absteigend, damit keine Möglichkeit doppelt gezählt wird. 2. Ist die größte Zahl \(5\), bleibt nur \(5+1+1=7\). 3. Ist die größte Zahl \(4\), bleibt nur \(4+2+1=7\). 4. Ist die größte Zahl \(3\), sind \(3+3+1=7\) und \(3+2+2=7\) möglich. 5. Mit größter Zahl \(2\) ist höchstens \(2+2+2=6\) erreichbar. Weitere Fälle gibt es daher nicht.

Antwort

Es gibt \(4\) Möglichkeiten: \((5;1;1)\), \((4;2;1)\), \((3;3;1)\), \((3;2;2)\).
4172265
Ein vierstelliger Zahlencode für ein Vorhängeschloss besteht aus genau zwei Zweien und genau zwei Neunen. a) Wie viele verschiedene Möglichkeiten gibt es für diesen Code? Notiere sie alle. b) Welches ist der kleinste und welches der größte mögliche Code? c) Ordne alle möglichen Codes der Größe nach, beginnend mit dem kleinsten.

Denkanstöße

- Überlege dir ein System, damit du keine Kombination vergisst. Du könntest zum Beispiel mit allen Codes beginnen, die eine \(2\) an der ersten Stelle haben. - Wie viele Ziffern darfst du insgesamt benutzen? - Was bedeutet „der Größe nach ordnen“?

Lösung

1. Alle verschiedenen Anordnungen der Ziffern \(2, 2, 9, 9\) sind \(2299, 2929, 2992, 9229, 9292, 9922\). 2. Damit gibt es insgesamt \(6\) Möglichkeiten. 3. Das Minimum ist \(2299\), das Maximum \(9922\). 4. Aufsteigend geordnet gilt \(2299 < 2929 < 2992 < 9229 < 9292 < 9922\).

Antwort

a) \(6\) Möglichkeiten: \(2299, 2929, 2992, 9229, 9292, 9922\) b) Kleinster Code: \(2299\); größter Code: \(9922\) c) \(2299, 2929, 2992, 9229, 9292, 9922\)
4172295
Ein Betrag von \(30\,\text{Cent}\) soll gewechselt werden. Es dürfen nur \(20\,\text{Cent}\)-, \(10\,\text{Cent}\)- und \(5\,\text{Cent}\)-Münzen verwendet werden. Die Reihenfolge der Münzen spielt keine Rolle; entscheidend ist nur, wie viele Münzen jeder Sorte verwendet werden. Wie viele Möglichkeiten gibt es? Schreibe alle Kombinationen auf.

Denkanstöße

- Beginne mit der größten Münzsorte und untersuche, wie oft sie überhaupt vorkommen kann. - Gehe anschließend zu Fällen ohne diese Münzsorte über und variiere die nächstgrößere Münze systematisch. - Kontrolliere, dass jede Kombination genau den Zielbetrag ergibt und nicht nur eine Umordnung einer bereits notierten Kombination ist.

Lösung

1. Mit einer \(20\,\text{Cent}\)-Münze gibt es \(2\) Möglichkeiten: \(20 + 10\) und \(20 + 5 + 5\). 2. Ohne \(20\,\text{Cent}\)-Münze und mit mindestens einer \(10\,\text{Cent}\)-Münze gibt es \(3\) Möglichkeiten: \(10 + 10 + 10\), \(10 + 10 + 5 + 5\) und \(10 + 5 + 5 + 5 + 5\). 3. Nur mit \(5\,\text{Cent}\)-Münzen gibt es \(1\) Möglichkeit: \(5 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5\). 4. Insgesamt gibt es \(2 + 3 + 1 = 6\) Kombinationen.

Antwort

Es gibt \(6\) Möglichkeiten: \(20 + 10\) \(20 + 5 + 5\) \(10 + 10 + 10\) \(10 + 10 + 5 + 5\) \(10 + 5 + 5 + 5 + 5\) \(5 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5\)
4172305
Lukas hat genau vier Münzen in seinem Sparschwein. Er weiß, dass es sich nur um \(2\,\text{Cent}\)- und \(5\,\text{Cent}\)-Münzen handelt. Welche verschiedenen Gesamtbeträge sind möglich? Liste alle möglichen Beträge auf.

Denkanstöße

- Überlege zuerst, wie viele der vier Münzen jeweils \(5\,\text{Cent}\)-Münzen sein könnten. - Gehe diese Anzahl systematisch von keiner bis zu allen vier Münzen durch. - Berechne für jede Zusammensetzung den Gesamtwert und prüfe, ob verschiedene Zusammensetzungen denselben Betrag ergeben.

Lösung

1. Untersuche systematisch, wie viele der vier Münzen \(5\,\text{Cent}\)-Münzen sind: \(0\), \(1\), \(2\), \(3\) oder \(4\). 2. Die zugehörigen Beträge sind \(4\cdot2\,\text{Cent}=8\,\text{Cent}\), \(3\cdot2\,\text{Cent}+5\,\text{Cent}=11\,\text{Cent}\), \(2\cdot2\,\text{Cent}+2\cdot5\,\text{Cent}=14\,\text{Cent}\), \(2\,\text{Cent}+3\cdot5\,\text{Cent}=17\,\text{Cent}\) und \(4\cdot5\,\text{Cent}=20\,\text{Cent}\).

Antwort

Die möglichen Gesamtbeträge sind \(8\,\text{Cent}\), \(11\,\text{Cent}\), \(14\,\text{Cent}\), \(17\,\text{Cent}\) und \(20\,\text{Cent}\).
4172735
Eine Lern-App erzeugt einen zweistelligen Übungscode. Für jede der beiden Stellen darf man nur die Ziffern \(5\), \(6\), \(7\) oder \(8\) wählen. a) Notiere alle möglichen Codes systematisch in einer Liste. b) Bestimme die Gesamtzahl der möglichen Codes.

Denkanstöße

- Wie viele Möglichkeiten hast du für die erste Ziffer? - Wie viele Möglichkeiten gibt es dann jeweils für die zweite Ziffer? - Versuche, die Zahlen der Größe nach zu ordnen, damit du keine vergisst. - Kannst du eine Tabelle anlegen, um alle Paare zu finden?

Lösung

1. Nach der ersten Ziffer geordnet ergeben sich: - Mit \(5\): \(55, 56, 57, 58\) - Mit \(6\): \(65, 66, 67, 68\) - Mit \(7\): \(75, 76, 77, 78\) - Mit \(8\): \(85, 86, 87, 88\) 2. Durch Zählen der notierten Codes oder mit dem Zählprinzip (Produktregel) erhält man \(4 \cdot 4 = 16\), weil es für jede der beiden Stellen \(4\) Möglichkeiten gibt.

Antwort

a) Die möglichen Codes sind: \(55, 56, 57, 58, 65, 66, 67, 68, 75, 76, 77, 78, 85, 86, 87, 88\). b) Es gibt insgesamt \(16\) verschiedene Codes.
4172745
In einer Geheimsprache besteht jedes Wort aus genau fünf Zeichen. Als Zeichen dürfen nur ein Punkt \(\bullet\) und ein Strich \(\text{–}\) verwendet werden, zum Beispiel \(\bullet\ \bullet\ \text{–}\ \bullet\ \text{–}\). Berechne, wie viele verschiedene Wörter es in dieser Sprache insgesamt geben kann.

Denkanstöße

- Überlege dir, wie viele Entscheidungen du nacheinander treffen musst. - Wie viele Möglichkeiten hast du bei der allerersten Entscheidung? - Ändert sich die Anzahl der Möglichkeiten für die zweite Stelle, wenn du die erste gewählt hast? - Was passiert mit der Gesamtzahl, wenn mit jeder neuen Stelle die Möglichkeiten verdoppelt werden?

Lösung

1. Für jede der \(5\) Stellen gibt es genau \(2\) Möglichkeiten: Punkt oder Strich. 2. Da die Wahl an jeder Stelle unabhängig erfolgt, gilt nach dem Zählprinzip \(2\cdot2\cdot2\cdot2\cdot2=32\).

Antwort

Es gibt insgesamt \(32\) verschiedene Wörter.
4172765
Bestimme für jede der folgenden Eigenschaften, wie viele dreistellige Zahlen die jeweilige Eigenschaft erfüllen: a) Die Zehnerziffer ist eine \(4\). b) Die Zehnerziffer ist eine \(4\) und die Einerziffer ist eine \(0\). c) Die Zehnerziffer ist eine \(4\), aber die Einerziffer ist keine \(0\).

Denkanstöße

- Wie viele Möglichkeiten gibt es für die erste Stelle einer dreistelligen Zahl? - Wie viele verschiedene Ziffern können jeweils an der Zehner- und Einerstelle stehen? - Kannst du die Aufgabe in Teilprobleme für jede Stelle (Hunderter, Zehner, Einer) zerlegen? - Überlege bei Teilaufgabe c), wie das Ergebnis mit den vorherigen Aufgaben zusammenhängt.

Lösung

1. In a) hat eine dreistellige Zahl an der Hunderterstelle \(9\) Möglichkeiten (\(1\) bis \(9\)), an der Zehnerstelle \(1\) Möglichkeit (\(4\)) und an der Einerstelle \(10\) Möglichkeiten (\(0\) bis \(9\)). Insgesamt ergeben sich \(9 \cdot 1 \cdot 10 = 90\) Zahlen. 2. In b) hat die Hunderterstelle \(9\) Möglichkeiten, die Zehnerstelle \(1\) (\(4\)) und die Einerstelle \(1\) (\(0\)). Das ergibt \(9 \cdot 1 \cdot 1 = 9\) Zahlen. 3. In c) werden von den \(90\) Zahlen aus a) die \(9\) Zahlen aus b) abgezogen, da diese eine \(0\) am Ende haben. Es bleiben \(90 - 9 = 81\) Zahlen. Alternativ gilt \(9 \cdot 1 \cdot 9 = 81\).

Antwort

a) \(90\) Zahlen b) \(9\) Zahlen c) \(81\) Zahlen
4172955
a) Liste alle vierstelligen Zahlen auf, die nur aus den Ziffern \(0\) und \(3\) bestehen. Beachte dabei, dass die erste Ziffer einer Zahl niemals \(0\) sein darf. b) Wie viele dieser Zahlen hast du gefunden?

Denkanstöße

- Welche Ziffer muss an der ersten Stelle stehen, damit die Zahl wirklich vierstellig ist? - Ordne die möglichen Zahlen systematisch, damit keine Kombination doppelt vorkommt oder fehlt. - Ein Baumdiagramm kann dir zeigen, welche Entscheidungen an den drei noch freien Stellen möglich sind.

Lösung

1. Da die erste Ziffer nicht \(0\) sein darf, muss an der Tausenderstelle \(3\) stehen. 2. Für die restlichen drei Stellen gibt es jeweils zwei Möglichkeiten, nämlich \(0\) oder \(3\). Systematisch erhält man \(3000\), \(3003\), \(3030\), \(3033\), \(3300\), \(3303\), \(3330\) und \(3333\). 3. Mit dem Zählprinzip ergibt sich ebenfalls \(2 \cdot 2 \cdot 2 = 8\).

Antwort

a) \(3000\), \(3003\), \(3030\), \(3033\), \(3300\), \(3303\), \(3330\), \(3333\) b) Es gibt \(8\) solche Zahlen.
4198325
Lina hat drei Holzperlen: eine rote, eine grüne und eine blaue. a) Wie viele verschiedene Möglichkeiten gibt es, diese drei Perlen hintereinander auf eine Schnur zu fädeln? b) Nun nimmt Lina vier Perlen: zwei rote und zwei blaue. Perlen derselben Farbe gelten als nicht unterscheidbar. Wie viele verschiedene Farbfolgen gibt es, wenn an der ersten Stelle eine rote Perle liegen muss?

Denkanstöße

- In Teil a) verändert jede Vertauschung zweier verschiedenfarbiger Perlen die Reihenfolge. - In Teil b) ist der erste Platz bereits festgelegt. Welche Farben bleiben für die übrigen Plätze? - Beim Vertauschen der beiden blauen Perlen entsteht keine neue Farbfolge.

Lösung

1. Für a) gibt es für die erste Perle \(3\), für die zweite \(2\) und für die letzte \(1\) Möglichkeit. Daher gilt \(3 \cdot 2 \cdot 1 = 6\). 2. In b) ist die erste Perle rot und damit festgelegt. Für die drei restlichen Plätze bleiben eine rote und zwei blaue Perlen. 3. Mit \(R\) für Rot und \(B\) für Blau ergeben sich genau die Farbfolgen \(RRBB\), \(RBRB\) und \(RBBR\). Das sind \(3\) Möglichkeiten.

Antwort

a) \(6\) Möglichkeiten b) \(3\) Farbfolgen: \(RRBB\), \(RBRB\), \(RBBR\)
4198455
Aus den vier Ziffernkarten \(3\), \(4\), \(5\) und \(6\) sollen vierstellige Zahlen gebildet werden. Jede Karte darf in einer Zahl nur einmal vorkommen. a) Berechne die Anzahl aller möglichen Zahlen, die man so bilden kann. b) Begründe die Rechnung mithilfe des Zählprinzips.

Denkanstöße

- Lege die Ziffernkarten gedanklich nacheinander auf die vier Stellen der Zahl. - Wie viele Karten hast du am Anfang noch zur Auswahl? - Wie viele Karten sind es noch, nachdem du die erste Stelle belegt hast? - Warum multipliziert man die Möglichkeiten der einzelnen Stellen?

Lösung

1. Für die erste Stelle (Tausender) der Zahl gibt es \(4\) verschiedene Ziffernkarten zur Auswahl. 2. Für die zweite Stelle (Hunderter) sind nach der ersten Wahl noch \(3\) Karten übrig. 3. Für die dritte Stelle (Zehner) verbleiben noch \(2\) Karten. 4. Für die letzte Stelle (Einer) gibt es nur noch \(1\) Karte. 5. Nach dem Zählprinzip multipliziert man die Anzahl der Möglichkeiten pro Schritt: \(4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1 = 24\).

Antwort

a) Es können \(24\) verschiedene Zahlen gebildet werden. b) Für die erste Stelle gibt es \(4\) Möglichkeiten. Für jede dieser Möglichkeiten gibt es für die zweite Stelle noch \(3\) Möglichkeiten, für die dritte noch \(2\) und für die vierte noch \(1\). Daher rechnet man \(4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1\).
4198985
Lukas möchte für eine Rätselbox eine dreistellige Geheimzahl festlegen. Er möchte dafür nur die Ziffern \(2\), \(4\), \(6\) und \(8\) verwenden. a) Berechne, wie viele verschiedene Möglichkeiten es für die Geheimzahl gibt, wenn Ziffern auch mehrfach vorkommen dürfen. b) Lukas überlegt es sich anders: Die erste Ziffer soll eine \(8\) sein und jede Ziffer darf in der Geheimzahl nur genau einmal vorkommen. Wie viele Möglichkeiten gibt es jetzt?

Denkanstöße

- Betrachte die Wahlmöglichkeiten an den drei Stellen nacheinander. - Unterscheide genau zwischen „Wiederholung erlaubt“ und „keine Wiederholung“. - Prüfe in Teil b, wie sich die Zahl der verfügbaren Ziffern nach jeder gewählten Stelle verändert.

Lösung

1. In Teil a gibt es an jeder der drei Stellen \(4\) Wahlmöglichkeiten. Nach dem Zählprinzip sind es \(4 \cdot 4 \cdot 4 = 64\) Geheimzahlen. 2. In Teil b ist die erste Stelle mit \(8\) festgelegt. Für die zweite Stelle bleiben \(3\) Ziffern zur Auswahl, für die dritte Stelle noch \(2\). 3. Damit gibt es \(1 \cdot 3 \cdot 2 = 6\) Möglichkeiten.

Antwort

a) Es gibt \(64\) verschiedene Möglichkeiten. b) Es gibt \(6\) verschiedene Möglichkeiten.
4211545
Für eine Balkenwaage stehen dir drei Gewichtsstücke mit den Massen \(5\,\text{g}\), \(10\,\text{g}\) und \(50\,\text{g}\) zur Verfügung. Du darfst die Gewichte nur auf eine Waagschale legen; der zu wiegende Gegenstand liegt auf der anderen. Welche verschiedenen Massen kannst du so bestimmen? Notiere alle Möglichkeiten.

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, welche Massen du mit nur einem Gewicht bestimmen kannst. - Was passiert, wenn du zwei Gewichte zusammen auf eine Seite legst? - Wie viele Möglichkeiten gibt es, wenn du alle drei Gewichte gleichzeitig benutzt? - Gehe systematisch vor, damit du keine Kombination vergisst.

Lösung

Um die möglichen Gesamtmassen zu bestimmen, werden alle nicht leeren Kombinationen der Gewichtsstücke betrachtet: 1. Einzelne Gewichte: \(5\,\text{g}\), \(10\,\text{g}\), \(50\,\text{g}\). 2. Kombinationen aus zwei Gewichten: \(5\,\text{g} + 10\,\text{g} = 15\,\text{g}\), \(5\,\text{g} + 50\,\text{g} = 55\,\text{g}\) und \(10\,\text{g} + 50\,\text{g} = 60\,\text{g}\). 3. Kombination aus allen drei Gewichten: \(5\,\text{g} + 10\,\text{g} + 50\,\text{g} = 65\,\text{g}\). Die möglichen Massen sind somit \(5\,\text{g}\), \(10\,\text{g}\), \(15\,\text{g}\), \(50\,\text{g}\), \(55\,\text{g}\), \(60\,\text{g}\) und \(65\,\text{g}\).

Antwort

Die möglichen Massen sind \(5\,\text{g}\), \(10\,\text{g}\), \(15\,\text{g}\), \(50\,\text{g}\), \(55\,\text{g}\), \(60\,\text{g}\) und \(65\,\text{g}\).
4331005
Wie viele kleinere Winkel werden bestimmt, wenn aus den vier verschiedenen Strahlen \(a\), \(b\), \(c\) und \(d\) mit gemeinsamem Scheitelpunkt jeweils zwei als Schenkel ausgewählt werden?
Abbildung zur Aufgabe 433100

Denkanstöße

- Wähle systematisch jeweils zwei der vier Strahlen aus. - Achte darauf, kein Strahlenpaar doppelt zu zählen.

Lösung

Je zwei der vier Strahlen bestimmen den kleineren Winkel zwischen ihnen. Die möglichen Paare sind \((a, b)\), \((a, c)\), \((a, d)\), \((b, c)\), \((b, d)\) und \((c, d)\). Insgesamt werden also sechs Winkel bestimmt.

Antwort

Es werden \(6\) Winkel bestimmt.
5520905
Das Baumdiagramm zeigt die Zusammenstellung eines Pausensnacks: Zuerst wird eine Brotsorte gewählt, dann ein Belag und zuletzt ein Getränk. a) Wie viele verschiedene vollständige Zusammenstellungen zeigt das Baumdiagramm? b) Der Belag soll fest Käse sein. Wie viele Zusammenstellungen bleiben dann? Begründe mit dem Zählprinzip.
Abbildung zur Aufgabe 552090

Denkanstöße

- Ordne jeder Ebene des Baumdiagramms eine der drei Entscheidungen zu. - Beim Zählprinzip entspricht jede aufeinanderfolgende Entscheidung einem Faktor. - Überlege für Teil b), was mit dem Faktor für eine Entscheidung geschieht, wenn diese Auswahl schon feststeht.

Lösung

1. Im vollständigen Baum gibt es für die Brotsorte \(2\), für den Belag \(2\) und für das Getränk \(2\) Wahlmöglichkeiten. Daher zeigt der Baum \(2 \cdot 2 \cdot 2 = 8\) vollständige Wege. 2. Ist der Belag auf Käse festgelegt, bleibt an dieser Stelle nur \(1\) Wahlmöglichkeit. 3. Nach dem Zählprinzip bleiben \(2 \cdot 1 \cdot 2 = 4\) Zusammenstellungen.

Antwort

a) \(8\) Zusammenstellungen b) \(4\) Zusammenstellungen, denn nach dem Zählprinzip gilt bei festem Käse \(2 \cdot 1 \cdot 2 = 4\).
5539915
Ein zweistelliger Code verwendet Ziffern von \(1\) bis \(4\). Für die erste Ziffer sind genau die im Baumdiagramm gezeigten Möglichkeiten erlaubt. Die zweite Ziffer muss größer als die erste sein. Das Baumdiagramm soll alle erlaubten Codes zeigen. An einem Endpunkt steht ein „?“ statt einer Ziffer. a) Welche Ziffer muss an die Stelle von „?“ gesetzt werden? Begründe mit der Regel für die zweite Ziffer. b) Notiere alle vollständigen Codes, indem du die Wege im ergänzten Baumdiagramm liest. c) Erkläre, warum der Ast nach der ersten Ziffer \(1\) mehr Fortsetzungen hat als der Ast nach der ersten Ziffer \(2\).
Abbildung zur Aufgabe 553991

Denkanstöße

- Lies zuerst aus dem Bild ab, welche Ziffern an der ersten Stelle möglich sind. - Prüfe nach jeder ersten Ziffer, welche der Ziffern \(1\) bis \(4\) größer sind. - Ein vollständiger Code entsteht, wenn du einen Weg vom Start bis zum Ende liest.

Lösung

1. Im Baum sind als erste Ziffern \(1\) und \(2\) dargestellt. 2. Nach der \(1\) sind die größeren Ziffern \(2\), \(3\) und \(4\) möglich. Nach der \(2\) sind nur \(3\) und \(4\) größer als die erste Ziffer. Da \(3\) bereits eingezeichnet ist, muss am Fragezeichen \(4\) stehen. 3. Die vollständigen Wege ergeben die Codes \(12\), \(13\), \(14\), \(23\) und \(24\). 4. Der Ast nach \(1\) hat drei Fortsetzungen, weil drei Ziffern aus \(\{1;2;3;4\}\) größer als \(1\) sind. Nach \(2\) sind nur zwei Ziffern größer als \(2\).

Antwort

a) \(4\), weil nach der ersten Ziffer \(2\) nur die größeren Ziffern \(3\) und \(4\) erlaubt sind und \(3\) bereits eingezeichnet ist. b) \(12\), \(13\), \(14\), \(23\), \(24\) c) Nach \(1\) sind \(2\), \(3\) und \(4\) als zweite Ziffer möglich; nach \(2\) nur \(3\) und \(4\). Deshalb hat der erste Ast eine Fortsetzung mehr.
5575335
Das Bild zeigt die erste Stufe eines Baumdiagramms. Zuerst wird ein T-Shirt gewählt. Danach wird eine Kappe gewählt. Es gibt rote, blaue und grüne Kappen. T-Shirt und Kappe sollen unterschiedliche Farben haben. a) Lies die beiden T-Shirt-Farben aus dem Bild ab. Gib für jeden ersten Ast die erlaubten Kappen als zweite Stufe an. b) Wie viele vollständige Wege hat das fertige Baumdiagramm?
Abbildung zur Aufgabe 557533

Denkanstöße

- Lies zuerst die beiden Möglichkeiten der ersten Stufe direkt aus dem Bild ab. - Prüfe für jede T-Shirt-Farbe, welche Kappenfarbe wegen der Regel wegfällt. - Zähle erst danach die vollständigen Wege.

Lösung

1. Im Bild stehen in der ersten Stufe ein rotes und ein blaues T-Shirt. 2. Nach dem roten T-Shirt sind die blaue und die grüne Kappe erlaubt. 3. Nach dem blauen T-Shirt sind die rote und die grüne Kappe erlaubt. 4. Das fertige Baumdiagramm hat daher \(2+2=4\) vollständige Wege.

Antwort

a) Rotes T-Shirt \(\rightarrow\) blaue Kappe, grüne Kappe Blaues T-Shirt \(\rightarrow\) rote Kappe, grüne Kappe b) \(4\) vollständige Wege
5575345
Lea hat \(4\) T-Shirts und \(3\) Kappen. Genau ein T-Shirt und genau eine Kappe sind blau. Für ein Outfit nimmt sie ein T-Shirt und eine Kappe. Wie viele Outfits enthalten mindestens ein blaues Kleidungsstück? Zähle zuerst alle Outfits. Ziehe dann die Outfits ab, bei denen nichts blau ist.

Denkanstöße

- Zähle zuerst alle Kombinationen aus einem T-Shirt und einer Kappe. - Zähle danach die Outfits, bei denen weder das T-Shirt noch die Kappe blau ist. - Ziehe diese Anzahl von der Gesamtzahl ab.

Lösung

1. Insgesamt gibt es \(4\cdot3=12\) Outfits. 2. Ohne Blau stehen \(3\) nichtblaue T-Shirts und \(2\) nichtblaue Kappen zur Auswahl. Das sind \(3\cdot2=6\) Outfits ohne Blau. 3. Daher enthalten \(12-6=6\) Outfits mindestens ein blaues Kleidungsstück.

Antwort

Es gibt \(6\) Outfits mit mindestens einem blauen Kleidungsstück.
5575355
Vier verschiedene Karten mit den Buchstaben A, B, C und D werden in einer Reihe angeordnet. A und B sollen direkt nebeneinander liegen. Bestimme die Anzahl der möglichen Reihenfolgen. Behandle A und B dabei zunächst wie einen gemeinsamen Block und berücksichtige anschließend beide Reihenfolgen innerhalb des Blocks.

Denkanstöße

- Fasse die beiden Karten, die nebeneinander liegen müssen, zunächst zu einer Einheit zusammen. - Zähle die Anordnungen dieser Einheit zusammen mit den beiden übrigen Karten. - Vergiss nicht, dass die beiden Karten innerhalb der gemeinsamen Einheit ihre Plätze tauschen können.

Lösung

1. Der Block AB/BA wird zusammen mit C und D wie drei verschiedene Einheiten angeordnet. Dafür gibt es \(3\cdot2\cdot1=6\) Möglichkeiten. 2. Innerhalb des Blocks sind die beiden Reihenfolgen AB und BA möglich. 3. Insgesamt gibt es daher \(6\cdot2=12\) Reihenfolgen.

Antwort

Es gibt \(12\) mögliche Reihenfolgen.
5575385
Das Bild zeigt die erste Stufe eines Baumdiagramms für einen Projektnachmittag. Danach wird eine AG gewählt. Es gibt Schach, Robotik, Theater und Medien. Schach gibt es an beiden Tagen. Robotik gibt es nur am Dienstag. Theater und Medien gibt es nur am Donnerstag. a) Gib für jeden Tag die Äste der zweiten Stufe an. b) Wie viele vollständige Wege hat das fertige Baumdiagramm? c) Erkläre, warum \(2\cdot4\) hier nicht die richtige Anzahl liefert.
Abbildung zur Aufgabe 557538

Denkanstöße

- Lies zuerst die beiden Tage aus dem Bild ab. - Prüfe jede AG einzeln: An welchem Tag oder an welchen Tagen ist sie möglich? - Zähle die Endäste getrennt nach den beiden Tagen.

Lösung

1. Im Bild stehen Dienstag und Donnerstag in der ersten Stufe. 2. Unter Dienstag gehören die Äste Schach und Robotik. 3. Unter Donnerstag gehören die Äste Schach, Theater und Medien. 4. Das fertige Baumdiagramm hat \(2+3=5\) vollständige Wege. 5. \(2\cdot4\) würde voraussetzen, dass an jedem Tag alle vier AGs gewählt werden können. Das ist hier nicht so.

Antwort

a) Dienstag \(\rightarrow\) Schach, Robotik Donnerstag \(\rightarrow\) Schach, Theater, Medien b) \(5\) vollständige Wege c) \(2\cdot4\) passt nicht, weil nicht an jedem Tag alle vier AGs möglich sind.
4135955
An einer Schule findet eine Projektwoche statt. Jede Schülerin und jeder Schüler muss aus jedem der folgenden drei Bereiche genau einen Kurs wählen: - Sport: Fußball, Basketball, Volleyball \(\left(3\text{ Kurse}\right)\) - Kreativ: Malen, Töpfern, Fotografie, Theater \(\left(4\text{ Kurse}\right)\) - Sprachen: Spanisch, Französisch \(\left(2\text{ Kurse}\right)\) a) Berechne die Anzahl aller möglichen Kurswahl-Kombinationen. b) Lea kann den Kurs „Töpfern“ nicht wählen. Wie viele verschiedene Kombinationen stehen ihr noch zur Verfügung? c) Die Schulleitung bietet einen fünften Kurs im Bereich „Kreativ“ an. Erkläre, warum die Gesamtzahl der Möglichkeiten dadurch um mehr als \(1\) ansteigt.

Denkanstöße

- Überlege, welche unabhängigen Entscheidungen nacheinander getroffen werden. - Wenn in einer Kategorie eine Option wegfällt, ändert sich nur der zugehörige Faktor im Zählprinzip. - Bei c) betrachte, mit wie vielen Kombinationen aus den unveränderten Kategorien die neue Option verbunden werden kann.

Lösung

1. Für a) wird für jeden Sportkurs mit jedem Kreativkurs und jedem Sprachkurs kombiniert: \(3 \cdot 4 \cdot 2 = 24\). Es gibt \(24\) Kombinationen. 2. Für b) bleiben im Kreativbereich \(3\) Möglichkeiten. Damit ergeben sich \(3 \cdot 3 \cdot 2 = 18\) Kombinationen. 3. Mit einem fünften Kreativkurs gibt es \(3 \cdot 5 \cdot 2 = 30\) Kombinationen. Die Zahl steigt also um \(30 - 24 = 6\). 4. Der neue Kreativkurs kann mit jeder Kombination aus einem der \(3\) Sportkurse und einem der \(2\) Sprachkurse verbunden werden. Deshalb entstehen \(3 \cdot 2 = 6\) neue Kombinationen und nicht nur eine.

Antwort

a) \(24\) Kombinationen b) \(18\) Kombinationen c) Die Gesamtzahl steigt um \(6\), weil der neue Kreativkurs mit jeder der \(3 \cdot 2 = 6\) Kombinationen aus Sport und Sprache verbunden werden kann.
4141655
Eine Materialkiste im Mathematikraum ist mit einem vierstelligen Zahlencode verschlossen. An jeder Stelle dürfen nur die Ziffern \(1\), \(2\), \(3\), \(4\) und \(5\) stehen. a) Wie viele Codes sind möglich? b) Wie viele Codes sind möglich, wenn keine Ziffer doppelt vorkommen darf? c) Wie viele Codes beginnen mit einer geraden Ziffer und enden mit einer ungeraden Ziffer? In c) dürfen Ziffern wiederholt werden.

Denkanstöße

- Überlege für jede Stelle einzeln, wie viele Ziffern dort zur Auswahl stehen. - Wenn eine Ziffer nicht noch einmal vorkommen darf, wird die Auswahl nach jeder Stelle kleiner. - In c) gelten für die erste und die letzte Stelle andere Bedingungen als für die beiden mittleren Stellen.

Lösung

1. In a) gibt es an jeder der vier Stellen \(5\) Möglichkeiten. Daher entstehen \(5\cdot5\cdot5\cdot5=625\) Codes. 2. In b) bleiben nach jeder verwendeten Ziffer weniger Möglichkeiten: \(5\cdot4\cdot3\cdot2=120\). 3. In c) gibt es für die erste Stelle \(2\) Möglichkeiten (\(2\) oder \(4\)), für die beiden mittleren Stellen jeweils \(5\) und für die letzte Stelle \(3\) Möglichkeiten (\(1\), \(3\) oder \(5\)). Daher gibt es \(2\cdot5\cdot5\cdot3=150\) Codes.

Antwort

a) \(625\) Codes b) \(120\) Codes c) \(150\) Codes
4172085
Ein Zahlenschloss hat einen dreistelligen Code. Jede Stelle kann eine Ziffer von \(1\) bis \(9\) enthalten; Ziffern dürfen mehrfach vorkommen. Die Summe der drei Ziffern des Codes ist genau \(6\). Wie viele verschiedene Codes gibt es insgesamt? Beachte, dass die Reihenfolge der Ziffern wichtig ist; zum Beispiel sind \((1;2;3)\) und \((3;2;1)\) verschiedene Codes.

Denkanstöße

- Gehe die Möglichkeiten für die erste Ziffer der Reihe nach durch. - Bestimme für jede erste Ziffer, welche Summe für die beiden übrigen Stellen noch fehlt. - Beachte, dass jede Ziffer mindestens \(1\) sein muss und dass die Reihenfolge der letzten beiden Ziffern zählt. - Beende die Suche, sobald selbst die kleinsten möglichen restlichen Ziffern die Zielsumme überschreiten würden.

Lösung

1. Ist die erste Ziffer \(1\), müssen die beiden übrigen Ziffern zusammen \(5\) ergeben. Möglich sind \((1;4)\), \((2;3)\), \((3;2)\) und \((4;1)\): \(4\) Codes. 2. Ist die erste Ziffer \(2\), müssen die übrigen Ziffern zusammen \(4\) ergeben. Möglich sind \((1;3)\), \((2;2)\) und \((3;1)\): \(3\) Codes. 3. Ist die erste Ziffer \(3\), bleiben \((1;2)\) und \((2;1)\): \(2\) Codes. 4. Ist die erste Ziffer \(4\), bleibt nur \((1;1)\): \(1\) Code. 5. Eine erste Ziffer ab \(5\) ist unmöglich, weil schon \(5+1+1=7\) gilt. Insgesamt sind es \(4+3+2+1=10\) Codes.

Antwort

Es gibt insgesamt \(10\) verschiedene Codes.
4172095
Lea, Yusuf und Mia würfeln jeweils einmal mit einem normalen Spielwürfel mit den Augenzahlen \(1\) bis \(6\). Wenn sie ihre drei gewürfelten Zahlen miteinander multiplizieren, erhalten sie genau \(12\). Welche Kombinationen von drei Augenzahlen können sie geworfen haben? Gib alle verschiedenen Möglichkeiten an. Die Reihenfolge spielt keine Rolle.

Denkanstöße

- Überlege, welche Augenzahlen zwischen \(1\) und \(6\) überhaupt als Faktoren von \(12\) vorkommen können. - Sortiere jede gefundene Kombination, damit Umordnungen nicht doppelt gezählt werden. - Beginne mit der größten möglichen Augenzahl und bestimme, welches Produkt die beiden übrigen Augenzahlen noch liefern müssen. - Prüfe nach jedem Fall, ob eine noch kleinere größte Augenzahl das Produkt \(12\) überhaupt erreichen kann.

Lösung

1. Sortiere jede Kombination absteigend und gehe nach der größten Augenzahl vor. 2. Bei größter Augenzahl \(6\) muss das Produkt der beiden anderen Zahlen \(12:6=2\) sein. Es ergibt sich \(6\cdot2\cdot1=12\). 3. Bei größter Augenzahl \(4\) muss das Restprodukt \(12:4=3\) sein. Es ergibt sich \(4\cdot3\cdot1=12\). 4. Bei größter Augenzahl \(3\) muss das Restprodukt \(12:3=4\) sein. Wegen der Sortierung bleibt \(3\cdot2\cdot2=12\). 5. Bei größter Augenzahl \(2\) ist höchstens \(2\cdot2\cdot2=8\) möglich. Die Augenzahl \(5\) kann nicht vorkommen, weil \(5\) kein Teiler von \(12\) ist.

Antwort

Es gibt \(3\) Möglichkeiten: \((6;2;1)\), \((4;3;1)\), \((3;2;2)\).
4172105
Aus den vier Ziffern \(1, 3, 5\) und \(7\) sollen alle möglichen vierstelligen Zahlen gebildet werden. Dabei muss jede dieser Ziffern in jeder Zahl genau einmal vorkommen. a) Wie viele solcher Zahlen gibt es insgesamt? b) Schreibe alle diese Zahlen in einer Liste auf und ordne sie der Größe nach, beginnend mit der kleinsten Zahl. c) An welcher Stelle in deiner geordneten Liste steht die Zahl \(5173\)?

Denkanstöße

- Wie viele Möglichkeiten hast du für die erste Stelle, wie viele dann noch für die zweite? - Versuche die Zahlen systematisch aufzuschreiben, zum Beispiel indem du mit der kleinsten Tausenderziffer beginnst. - Wie viele Zahlen beginnen jeweils mit der gleichen Ziffer?

Lösung

1. Da es vier verschiedene Ziffern gibt, gibt es \(4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1 = 24\) Möglichkeiten. 2. Mit der Startziffer \(1\): \(1357, 1375, 1537, 1573, 1735, 1753\). Mit \(3\): \(3157, 3175, 3517, 3571, 3715, 3751\). Mit \(5\): \(5137, 5173, 5317, 5371, 5713, 5731\). Mit \(7\): \(7135, 7153, 7315, 7351, 7513, 7531\). 3. Die ersten beiden Blöcke enthalten zusammen \(6 + 6 = 12\) Zahlen. Im nächsten Block steht \(5137\) an Position \(13\) und \(5173\) an Position \(14\).

Antwort

a) \(24\) b) \(1357, 1375, 1537, 1573, 1735, 1753, 3157, 3175, 3517, 3571, 3715, 3751, 5137, 5173, 5317, 5371, 5713, 5731, 7135, 7153, 7315, 7351, 7513, 7531\) c) Position \(14\)
4172115
Bilde alle vierstelligen Zahlen aus den Ziffern \(0, 4, 5\) und \(9\), wobei jede Ziffer genau einmal verwendet wird. Eine vierstellige Zahl darf nicht mit \(0\) beginnen. a) Wie viele verschiedene Zahlen lassen sich unter diesen Bedingungen bilden? b) Wenn du alle diese Zahlen in einer Liste aufsteigend ordnest, welche Zahl steht dann an Position \(10\)?

Denkanstöße

- Denk daran, dass die Null an der ersten Stelle keine vierstellige Zahl ergibt. - Teile die Zahlen in Gruppen ein, je nachdem, welche Ziffer ganz vorne steht. - Wie viele Zahlen gehören zu jeder Gruppe?

Lösung

1. Für die Tausenderstelle gibt es drei Möglichkeiten: \(4, 5\) oder \(9\). Für die restlichen Stellen gibt es jeweils \(3 \cdot 2 \cdot 1 = 6\) Möglichkeiten. Insgesamt sind es \(3 \cdot 6 = 18\) Zahlen. 2. Die ersten sechs Zahlen beginnen mit \(4\): \(4059, 4095, 4509, 4590, 4905, 4950\). 3. Danach folgen \(5049, 5094, 5409, 5490\). Damit steht \(5490\) an Position \(10\).

Antwort

a) \(18\) b) \(5490\)
4172125
Verwende die vier Ziffern \(2, 4, 6\) und \(8\). a) Wie viele verschiedene vierstellige Zahlen können gebildet werden, wenn jede dieser Ziffern genau einmal vorkommt? b) Wie viele dieser Zahlen sind größer als \(6000\)? c) Liste alle Zahlen aus Aufgabenteil b) auf und ordne sie absteigend, von der größten zur kleinsten Zahl.

Denkanstöße

- Welche Ziffern müssen an der Tausenderstelle stehen, damit die Zahl größer als \(6000\) ist? - Wenn du die Zahlen absteigend sortierst, beginnst du mit der größten Tausenderziffer und der jeweils größten verfügbaren Ziffer für die folgenden Stellen.

Lösung

1. Insgesamt gibt es \(4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1 = 24\) verschiedene Anordnungen. 2. Größer als \(6000\) sind genau die Zahlen mit \(6\) oder \(8\) an der Tausenderstelle. Pro Startziffer gibt es \(3 \cdot 2 \cdot 1 = 6\) Anordnungen, also insgesamt \(12\). 3. Absteigend geordnet sind sie \(8642, 8624, 8462, 8426, 8264, 8246, 6842, 6824, 6482, 6428, 6284, 6248\).

Antwort

a) \(24\) b) \(12\) c) \(8642, 8624, 8462, 8426, 8264, 8246, 6842, 6824, 6482, 6428, 6284, 6248\)
4172255
Bilde alle fünfstelligen Zahlen, die genau zweimal die Ziffer \(6\) und dreimal die Ziffer \(1\) enthalten. a) Schreibe alle diese Zahlen auf. b) Ordne die Zahlen mit dem Zeichen \(>\) von der größten zur kleinsten Zahl.

Denkanstöße

- Gehe beim Aufschreiben der Zahlen schrittweise vor. Beginne zum Beispiel mit der \(6\) an der vordersten Stelle und rücke die zweite \(6\) immer eine Stelle nach rechts. - Wie viele Stellen hat eine fünfstellige Zahl? - Achte beim Vergleichen der Zahlen immer zuerst auf die vorderste Stelle (den höchsten Stellenwert).

Lösung

1. Systematisches Auflisten aller Kombinationen der Ziffern \(6, 6, 1, 1, 1\) führt zu 10 möglichen Zahlen: \(66\,111\), \(61\,611\), \(61\,161\), \(61\,116\), \(16\,611\), \(16\,161\), \(16\,116\), \(11\,661\), \(11\,616\) und \(11\,166\). 2. Vergleich der Stellenwerte (Zehntausender, Tausender, Hunderter, Zehner, Einer) zur Bestimmung der Rangfolge. 3. Erstellung der absteigenden Kette: \(66\,111 > 61\,611 > 61\,161 > 61\,116 > 16\,611 > 16\,161 > 16\,116 > 11\,661 > 11\,616 > 11\,166\).

Antwort

a) \(66\,111\), \(61\,611\), \(61\,161\), \(61\,116\), \(16\,611\), \(16\,161\), \(16\,116\), \(11\,661\), \(11\,616\), \(11\,166\) b) \(66\,111 > 61\,611 > 61\,161 > 61\,116 > 16\,611 > 16\,161 > 16\,116 > 11\,661 > 11\,616 > 11\,166\)
4172285
Auf wie viele verschiedene Arten kann man einen Betrag von \(10\,\text{Cent}\) mit Münzen zu \(5\,\text{Cent}\), \(2\,\text{Cent}\) und \(1\,\text{Cent}\) bezahlen? Die Reihenfolge der Münzen spielt keine Rolle; zwei Zahlungen gelten als gleich, wenn sie jeweils gleich viele Münzen jeder Sorte enthalten. Erstelle eine übersichtliche Liste aller Möglichkeiten.

Denkanstöße

- Ordne deine Suche nach der Anzahl der größten verwendeten Münzen. - Wenn die Zahl der größten Münzen feststeht, fülle den Restbetrag systematisch mit den kleineren Sorten auf. - Kontrolliere am Ende, dass keine zwei Einträge nur durch eine andere Reihenfolge derselben Münzen entstanden sind.

Lösung

1. Mit zwei \(5\,\text{Cent}\)-Münzen gibt es \(1\) Möglichkeit: \(5 + 5\). 2. Mit genau einer \(5\,\text{Cent}\)-Münze gibt es \(3\) Möglichkeiten: \(5 + 2 + 2 + 1\), \(5 + 2 + 1 + 1 + 1\) und \(5 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1\). 3. Ohne \(5\,\text{Cent}\)-Münze gibt es mit mindestens einer \(2\,\text{Cent}\)-Münze die \(5\) Möglichkeiten \(2 + 2 + 2 + 2 + 2\), \(2 + 2 + 2 + 2 + 1 + 1\), \(2 + 2 + 2 + 1 + 1 + 1 + 1\), \(2 + 2 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1\) und \(2 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1\). 4. Nur mit \(1\,\text{Cent}\)-Münzen gibt es \(1\) weitere Möglichkeit. Insgesamt sind es \(1 + 3 + 5 + 1 = 10\) Möglichkeiten.

Antwort

Es gibt \(10\) Möglichkeiten: \(5 + 5\) \(5 + 2 + 2 + 1\) \(5 + 2 + 1 + 1 + 1\) \(5 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1\) \(2 + 2 + 2 + 2 + 2\) \(2 + 2 + 2 + 2 + 1 + 1\) \(2 + 2 + 2 + 1 + 1 + 1 + 1\) \(2 + 2 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1\) \(2 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1\) \(1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1\)
4172775
Untersuche dreistellige Zahlen auf ihre Ziffernzusammensetzung. Ziffern dürfen dabei mehrfach vorkommen. a) Wie viele dreistellige Zahlen lassen sich nur aus den Ziffern \(1\), \(2\) und \(3\) bilden? b) Wie viele dreistellige Zahlen enthalten keine einzige \(0\)? c) Wie viele dreistellige Zahlen enthalten mindestens eine \(0\)?

Denkanstöße

- Wie viele Ziffern stehen dir insgesamt zur Verfügung, wenn keine Einschränkung besteht? - Wenn eine Ziffer verboten ist, wie viele Optionen bleiben für eine Stelle übrig? - Wie viele dreistellige Zahlen gibt es insgesamt von \(100\) bis \(999\)? - Hilft es dir, das Gegenteil von „mindestens eine \(0\)“ zu betrachten?

Lösung

1. In a) gibt es für jede der drei Stellen (Hunderter, Zehner, Einer) genau \(3\) Möglichkeiten (\(1\), \(2\) oder \(3\)). Nach dem Zählprinzip gibt es \(3 \cdot 3 \cdot 3 = 27\) solcher Zahlen. 2. In b) stehen ohne die Ziffer \(0\) für jede Stelle die Ziffern \(1\) bis \(9\) zur Verfügung. Das sind \(9\) Möglichkeiten pro Stelle. Insgesamt gibt es \(9 \cdot 9 \cdot 9 = 729\) Zahlen. 3. In c) gibt es insgesamt \(900\) dreistellige Zahlen von \(100\) bis \(999\). Zieht man davon die \(729\) Zahlen ohne die Ziffer \(0\) ab, erhält man \(900 - 729 = 171\) Zahlen mit mindestens einer \(0\).

Antwort

a) \(27\) Zahlen b) \(729\) Zahlen c) \(171\) Zahlen
4172785
Wie viele dreistellige Zahlen gibt es, bei denen die Ziffer \(8\) genau zweimal vorkommt?

Denkanstöße

- An welchen Stellen einer dreistelligen Zahl könnte die Ziffer \(8\) paarweise stehen? - Was passiert, wenn die dritte Ziffer auch eine \(8\) wäre? Wäre das laut Aufgabenstellung erlaubt? - Beachte, dass eine dreistellige Zahl an der ersten Stelle niemals eine \(0\) haben darf. - Gehe die Möglichkeiten für die „freie“ Stelle Schritt für Schritt durch.

Lösung

Es gibt drei Fälle, je nachdem, an welchen zwei Stellen die Ziffer \(8\) steht: 1. Steht die \(8\) an der Hunderter- und Zehnerstelle (\(88x\)), gibt es für die Einerstelle \(9\) Möglichkeiten (Ziffern \(0\) bis \(7\) und \(9\)), da die \(8\) nicht dreimal vorkommen darf. Das sind \(9\) Zahlen. 2. Steht die \(8\) an der Hunderter- und Einerstelle (\(8x8\)), gibt es für die Zehnerstelle ebenfalls \(9\) Möglichkeiten (\(0\) bis \(7\) und \(9\)). Das sind \(9\) Zahlen. 3. Steht die \(8\) an der Zehner- und Einerstelle (\(x88\)), gibt es für die Hunderterstelle \(8\) Möglichkeiten (Ziffern \(1\) bis \(7\) und \(9\)), da die erste Stelle weder \(0\) noch \(8\) sein darf. Das sind \(8\) Zahlen. Insgesamt sind es \(9 + 9 + 8 = 26\) Zahlen.

Antwort

Es gibt \(26\) solcher Zahlen.
4172965
Bilde alle fünfstelligen Zahlen nur aus den Ziffern \(1\) und \(2\), deren Quersumme genau \(7\) ist. Notiere alle Möglichkeiten in einer übersichtlichen Liste.

Denkanstöße

- Überlege zuerst, wie oft die Ziffer \(2\) vorkommen muss, damit die Summe von fünf Ziffern genau \(7\) ist. - Wenn du die Anzahl der Einsen und Zweien kennst, verteile ihre Positionen systematisch. - Beginne mit den Zweien möglichst weit vorne und verschiebe ihre Positionen geordnet nach rechts.

Lösung

1. Bei fünf Stellen mit den Ziffern \(1\) und \(2\) ergibt sich die Quersumme \(7\) genau dann, wenn zweimal die Ziffer \(2\) und dreimal die Ziffer \(1\) vorkommt, denn \(2 + 2 + 1 + 1 + 1 = 7\). 2. Variiere die Positionen der beiden Zweien systematisch. Es entstehen \(22\,111\), \(21\,211\), \(21\,121\), \(21\,112\), \(12\,211\), \(12\,121\), \(12\,112\), \(11\,221\), \(11\,212\) und \(11\,122\). 3. Damit gibt es insgesamt \(10\) passende Zahlen.

Antwort

\(22\,111\), \(21\,211\), \(21\,121\), \(21\,112\), \(12\,211\), \(12\,121\), \(12\,112\), \(11\,221\), \(11\,212\), \(11\,122\)
4176685
Verwende die Ziffern \(2\), \(2\), \(5\) und \(9\). Bilde alle möglichen vierstelligen Zahlen und ordne sie von der kleinsten zur größten. An welcher Stelle steht die Zahl \(5292\)?

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, welche Ziffer an der Tausenderstelle stehen muss, damit die Zahl möglichst klein ist. - Wie viele verschiedene Zahlen beginnen mit der Ziffer \(2\)? - Gehe systematisch vor, indem du die Zahlen nach ihrer Größe sortierst.

Lösung

1. Mit der kleinsten Tausenderziffer \(2\) entstehen \(2259, 2295, 2529, 2592, 2925, 2952\). Das sind \(6\) Zahlen. 2. Danach folgen die Zahlen mit Tausenderziffer \(5\). Die kleinste davon ist \(5229\) an Position \(7\); danach kommt \(5292\) an Position \(8\).

Antwort

An der \(8.\) Stelle.
4176695
Aus den Ziffern \(1\), \(4\), \(7\) und \(7\) werden alle möglichen vierstelligen Zahlen gebildet. Diese werden in einer Liste von der größten zur kleinsten Zahl geordnet. Welche Zahl steht an der \(10.\) Stelle dieser Liste?

Denkanstöße

- Da die Liste von groß nach klein sortiert ist, solltest du mit der größten Ziffer an der Tausenderstelle beginnen. - Wie viele Zahlen kannst du bilden, die mit einer \(7\) beginnen? - Wenn du die Gruppen von Zahlen (z. B. alle mit \(7\) am Anfang) zählst, kommst du schneller ans Ziel.

Lösung

1. Mit der größten Tausenderziffer \(7\) entstehen zuerst \(7741, 7714, 7471, 7417, 7174, 7147\). Das sind die Positionen \(1\) bis \(6\). 2. Danach folgen mit der Tausenderziffer \(4\) in absteigender Reihenfolge \(4771, 4717, 4177\). Sie stehen auf den Positionen \(7\) bis \(9\). 3. Für die größte Zahl mit Tausenderziffer \(1\) werden die Ziffern \(7, 7, 4\) absteigend hinter der \(1\) angeordnet. So entsteht \(1774\). Diese Zahl steht an Position \(10\).

Antwort

\(1774\)
4176705
Wie viele verschiedene vierstellige Zahlen lassen sich aus den Ziffern \(3\), \(6\), \(6\) und \(8\) bilden, die größer als \(6500\) sind?

Denkanstöße

- Welche Ziffern an der Tausenderstelle machen eine Zahl automatisch größer als \(6500\)? - Bei welcher Tausenderziffer musst du genauer hinschauen und die Hunderterstelle prüfen? - Versuche, alle möglichen Zahlen für eine Tausenderziffer aufzuschreiben, um keine zu vergessen.

Lösung

1. Mit Tausenderziffer \(8\) sind \(8366, 8636, 8663\) möglich. Alle \(3\) Zahlen sind größer als \(6500\). 2. Mit Tausenderziffer \(6\) sind \(6368, 6386, 6638, 6683, 6836, 6863\) möglich. Davon haben \(4\) Zahlen eine Hunderterstelle größer als \(5\): \(6638, 6683, 6836, 6863\). 3. Zahlen mit Tausenderziffer \(3\) sind kleiner als \(6500\). 4. Insgesamt gibt es \(3 + 4 = 7\) passende Zahlen.

Antwort

\(7\)
4178775
Verwende die drei Ziffernkarten \(1, 2\) und \(3\). a) Bilde alle möglichen dreistelligen Zahlen, in denen jede dieser Ziffern genau einmal vorkommt. Notiere sie der Größe nach. b) Berechne die Summe aller dieser Zahlen. c) Wie oft kommt jede Ziffer an der Hunderterstelle, der Zehnerstelle und der Einerstelle vor? Erkläre, wie man damit das Ergebnis aus Teil b) einfacher berechnen kann.

Denkanstöße

- Wie viele Möglichkeiten gibt es, die erste Ziffer zu wählen? - Versuche, die Zahlen systematisch aufzuschreiben, zum Beispiel beginnend mit der kleinsten Hunderterziffer. - Schau dir die Spalten Einer, Zehner und Hunderter genau an, wenn du die Zahlen untereinander schreibst. - Gibt es ein Muster, wie oft eine Ziffer an einer bestimmten Stelle steht?

Lösung

1. Es entstehen \(123, 132, 213, 231, 312, 321\). 2. Ihre Summe ist \(123 + 132 + 213 + 231 + 312 + 321 = 1332\). 3. Jede der Ziffern \(1, 2, 3\) erscheint genau zweimal an jeder Stelle. 4. Die Summe der drei Ziffern ist \(1 + 2 + 3 = 6\). Deshalb tragen die Einer \(2 \cdot 6 = 12\), die Zehner \(12 \cdot 10 = 120\) und die Hunderter \(12 \cdot 100 = 1200\) zur Gesamtsumme bei. Also \(1200 + 120 + 12 = 1332\).

Antwort

a) \(123, 132, 213, 231, 312, 321\) b) \(1332\) c) Jede Ziffer kommt an jeder Stelle genau zweimal vor. Daher gilt \(2 \cdot (1 + 2 + 3) \cdot (100 + 10 + 1) = 1332\).
4178785
Lukas und Sophie spielen ein Zahlenrätsel. Lukas wählt die Ziffern \(1, 4\) und \(6\). Er bildet alle möglichen dreistelligen Zahlen, wobei jede Ziffer genau einmal vorkommt, und addiert sie. Sophie wählt die Ziffern \(2, 3\) und \(6\) und macht dasselbe. Stelle eine Vermutung auf, wer eine größere Summe erhält, ohne alle Zahlen einzeln zu addieren. Begründe deine Vermutung und überprüfe sie anschließend durch Rechnung.

Denkanstöße

- Vergleiche die Summe der drei Ziffern von Lukas mit der Summe der drei Ziffern von Sophie. - Überlege dir, wie oft jede Ziffer in der Hunderter-, Zehner- und Einerstelle vorkommt, wenn man alle Kombinationen bildet. - Hängt das Endergebnis von der Reihenfolge der Ziffern ab oder nur von ihrer Gesamtsumme?

Lösung

1. Lukas' Ziffernsumme ist \(1 + 4 + 6 = 11\). Sophies Ziffernsumme ist \(2 + 3 + 6 = 11\). 2. In allen Permutationen erscheint jede Ausgangsziffer gleich oft an jeder Stelle. Weil die Ziffernsummen gleich sind, müssen auch die Gesamtsummen gleich sein. 3. Für Lukas entstehen \(146, 164, 416, 461, 614, 641\). Die Summe ist \(11 \cdot 222 = 2442\). 4. Für Sophie entstehen \(236, 263, 326, 362, 623, 632\). Auch hier ist die Summe \(11 \cdot 222 = 2442\). 5. Beide erhalten daher die gleiche Summe.

Antwort

Beide erhalten die gleiche Summe \(2442\). Bei beiden ist die Summe der Ausgangsziffern \(11\), und jede Ziffer kommt in allen Permutationen gleich oft an jeder Stelle vor.
4179565
Bilde alle dreistelligen Zahlen, die man aus den Ziffern \(4\), \(5\) und \(6\) bilden kann, wobei jede dieser Ziffern in einer Zahl genau einmal vorkommt. Addiere die Summe dieser Zahlen zur Zahl \(730\).

Denkanstöße

- Wie viele verschiedene Möglichkeiten gibt es, drei Ziffern anzuordnen? - Schreibe dir am besten alle Kombinationen systematisch auf, damit du keine vergisst. - Addiere im letzten Schritt dein Zwischenergebnis zu der in der Aufgabe genannten Zahl.

Lösung

1. Die möglichen dreistelligen Zahlen aus den Ziffern \(4\), \(5\) und \(6\) sind \(456\), \(465\), \(546\), \(564\), \(645\) und \(654\). 2. Die Summe dieser sechs Zahlen ist \(456 + 465 + 546 + 564 + 645 + 654 = 3330\). 3. Addiert man diese Summe zu \(730\), ergibt sich \(3330 + 730 = 4060\).

Antwort

Das Endergebnis ist \(4060\).
4187445
Vier verschiedene Geraden liegen in einer Ebene. a) Wie viele Schnittpunkte können die vier Geraden höchstens haben? Beschreibe, wie die Geraden dafür liegen müssen. b) Wie wenige Schnittpunkte sind möglich? Beschreibe eine Lage der Geraden, bei der diese Zahl erreicht wird.

Denkanstöße

- Für die größte Anzahl soll jedes Geradenpaar einen eigenen Schnittpunkt liefern. - Überlege, was Parallelität mit Schnittpunkten macht. - Prüfe auch, was passieren würde, wenn drei Geraden durch denselben Punkt liefen.

Lösung

1. Für die größte Zahl an Schnittpunkten darf kein Geradenpaar parallel sein und keine drei Geraden dürfen durch denselben Schnittpunkt gehen. 2. Dann schneidet jede Gerade jede andere in einem eigenen Punkt. Die Zahl der Schnittpunkte ist \(1+2+3=6\). 3. Die kleinste mögliche Zahl ist \(0\). Sie entsteht, wenn alle vier Geraden parallel sind.

Antwort

a) Höchstens \(6\) Schnittpunkte. Dafür darf kein Geradenpaar parallel sein und keine drei Geraden dürfen durch denselben Schnittpunkt gehen. b) Mindestens \(0\) Schnittpunkte. Das ist der Fall, wenn alle vier Geraden parallel sind.
4187455
Vier Geraden sind so gezeichnet, dass jede Gerade jede andere schneidet und keine drei Geraden durch denselben Schnittpunkt gehen. So entstehen \(6\) Schnittpunkte. a) Eine fünfte Gerade kommt hinzu. Sie schneidet jede der vier alten Geraden und geht durch keinen vorhandenen Schnittpunkt. Wie viele neue Schnittpunkte entstehen? Wie viele Schnittpunkte gibt es dann insgesamt? b) Danach kommt eine sechste Gerade hinzu. Sie schneidet wieder jede alte Gerade und geht durch keinen vorhandenen Schnittpunkt. Wie viele neue Schnittpunkte entstehen jetzt? Wie viele Schnittpunkte gibt es insgesamt? c) Erkläre, warum eine neu hinzukommende Gerade unter diesen Bedingungen genauso viele neue Schnittpunkte erzeugt, wie vorher Geraden vorhanden waren.

Denkanstöße

- Zähle bei a), wie viele alte Geraden die fünfte Gerade schneiden kann. - Achte darauf, dass laut Aufgabe keiner der neuen Schnittpunkte mit einem alten zusammenfällt. - Wende dieselbe geometrische Überlegung in b) erneut an, statt nur eine Zahlenfolge fortzusetzen.

Lösung

1. Die fünfte Gerade schneidet die vier vorhandenen Geraden jeweils einmal. Weil sie durch keinen alten Schnittpunkt geht, entstehen \(4\) neue Schnittpunkte. Insgesamt sind es \(6+4=10\). 2. Vor der sechsten Geraden gibt es fünf Geraden. Die sechste schneidet jede davon in einem neuen Punkt. Es entstehen \(5\) neue Schnittpunkte, also insgesamt \(10+5=15\). 3. Allgemein trifft eine neue Gerade jede bereits vorhandene Gerade einmal. Wenn keiner dieser Punkte mit einem alten Schnittpunkt zusammenfällt, liefert jede vorhandene Gerade genau einen neuen Schnittpunkt.

Antwort

a) \(4\) neue Schnittpunkte, insgesamt \(10\). b) \(5\) neue Schnittpunkte, insgesamt \(15\). c) Jede vorhandene Gerade wird genau einmal geschnitten, und jeder dieser Schnittpunkte ist neu.
4197985
Die Primfaktorzerlegung von \(210\) ist \(210=2\cdot3\cdot5\cdot7\). Jeder positive Teiler von \(210\) entsteht, indem du einige dieser vier verschiedenen Primfaktoren auswählst und miteinander multiplizierst. a) Ordne alle Teiler danach, ob du keinen, einen, zwei, drei oder vier Primfaktoren auswählst. Schreibe jeden Teiler nur einmal. b) Wie viele Teiler erhältst du insgesamt? c) Erkläre, warum deine Liste vollständig ist.

Denkanstöße

- Beginne mit der Möglichkeit, keinen Primfaktor auszuwählen; dabei entsteht der Teiler \(1\). - Sortiere danach nach genau einem, zwei, drei und vier ausgewählten Primfaktoren. - Prüfe am Ende, ob jede mögliche Auswahl genau einmal vorkommt.

Lösung

1. Kein Primfaktor gewählt: \(1\). 2. Genau ein Primfaktor: \(2\), \(3\), \(5\), \(7\). 3. Genau zwei Primfaktoren: \(6\), \(10\), \(14\), \(15\), \(21\), \(35\). 4. Genau drei Primfaktoren: \(30\), \(42\), \(70\), \(105\). 5. Alle vier Primfaktoren: \(210\). 6. Insgesamt sind es \(1+4+6+4+1=16\) Teiler. 7. Die Liste ist vollständig, weil jede Auswahl aus den vier verschiedenen Primfaktoren genau einmal in einer der fünf Gruppen vorkommt.

Antwort

a) \(1\); \(2,3,5,7\); \(6,10,14,15,21,35\); \(30,42,70,105\); \(210\) b) \(16\) Teiler c) Jede mögliche Auswahl aus den vier Primfaktoren wird genau einmal erfasst.
4198335
Für ein Zahlenschloss möchte sich Tim eine dreistellige Geheimzahl ausdenken. a) Wie viele verschiedene Zahlen kann er bilden, wenn er die Ziffern \(1\), \(2\) und \(3\) jeweils genau einmal verwendet? b) Wie viele Möglichkeiten hat er, wenn er stattdessen die Ziffern \(1\), \(1\) und \(2\) verwendet? Schreibe alle diese Möglichkeiten auf.

Denkanstöße

- Überlege in a), wie viele Ziffern für jede Stelle nach den vorherigen Wahlen noch übrig sind. - In b) solltest du die Möglichkeiten systematisch aufschreiben, statt nur dieselbe Anordnung mit zwei gleichen Ziffern mehrfach zu zählen. - Vergleiche anschließend, warum gleiche Ziffern die Zahl unterscheidbarer Anordnungen verändern.

Lösung

1. In a) gibt es für die erste Stelle \(3\) Möglichkeiten, für die zweite noch \(2\) und für die dritte \(1\). Damit entstehen \(3 \cdot 2 \cdot 1 = 6\) Zahlen: \(123\), \(132\), \(213\), \(231\), \(312\), \(321\). 2. In b) sind zwei Ziffern gleich. Durch systematisches Auflisten erhält man nur die drei unterscheidbaren Zahlen \(112\), \(121\) und \(211\).

Antwort

a) \(6\) Zahlen b) \(3\) Zahlen: \(112\), \(121\), \(211\)
4198345
Frau Müller möchte vier Aktenordner nebeneinander in ein Regal stellen: zwei blaue, einen roten und einen grünen Ordner. Ordner derselben Farbe gelten als nicht unterscheidbar. a) Wie viele verschiedene Farbanordnungen gibt es, wenn der rote Ordner ganz links stehen soll? b) Wie viele verschiedene Farbanordnungen gibt es, wenn ein blauer Ordner ganz links stehen soll? c) Erkläre kurz, warum die Anzahl der Möglichkeiten in a) und b) unterschiedlich ist.

Denkanstöße

- Betrachte den ersten Platz als bereits fest besetzt und untersuche nur die verbleibenden Ordner. - Entscheidend ist, ob beim Vertauschen zweier verbliebener Ordner eine neue Farbanordnung entsteht. - Liste die Restanordnungen für beide Fälle systematisch auf und vergleiche sie.

Lösung

1. In a) steht der rote Ordner fest links. Für die restlichen drei Plätze bleiben zwei blaue und ein grüner Ordner. Die unterscheidbaren Reihenfolgen sind \(BBG\), \(BGB\) und \(GBB\). Das sind \(3\) Möglichkeiten. 2. In b) steht ein blauer Ordner fest links. Für die restlichen Plätze bleiben ein blauer, ein roter und ein grüner Ordner. Diese drei Farben sind verschieden, daher gibt es \(3 \cdot 2 \cdot 1 = 6\) Reihenfolgen. 3. In a) erzeugt das Vertauschen der beiden blauen Ordner keine neue Farbanordnung. In b) sind die drei verbleibenden Farben verschieden, sodass jede Vertauschung eine andere Farbanordnung ergibt.

Antwort

a) \(3\) Möglichkeiten b) \(6\) Möglichkeiten c) In a) bleiben zwei gleichfarbige, nicht unterscheidbare Ordner; in b) bleiben drei verschiedene Farben. Deshalb entstehen in b) mehr unterscheidbare Farbanordnungen.
4198435
Aus den vier Ziffernkärtchen \(2\), \(4\), \(6\) und \(8\) sollen dreistellige Zahlen gebildet werden. Jedes Kärtchen darf in einer Zahl nur einmal vorkommen. Wie viele dieser Zahlen sind kleiner als \(600\)?

Denkanstöße

- Welche Ziffern dürfen an der ersten Stelle stehen, damit die Zahl kleiner als \(600\) ist? - Wie viele Kärtchen hast du insgesamt zur Verfügung? - Wie viele Kärtchen bleiben für die zweite Stelle übrig, wenn die erste Stelle bereits belegt ist? - Überlege, wie sich die Anzahlen der Möglichkeiten an den einzelnen Stellen auf die Gesamtzahl auswirken.

Lösung

1. Damit die Zahl kleiner als \(600\) ist, muss an der Hunderterstelle eine \(2\) oder eine \(4\) stehen. Das sind \(2\) Möglichkeiten. 2. Da ein Kärtchen bereits verbraucht ist, bleiben von den ursprünglich vier Kärtchen für die Zehnerstelle noch \(3\) übrig. 3. Für die Einerstelle bleiben noch \(2\) Kärtchen zur Auswahl. 4. Insgesamt gibt es \(2 \cdot 3 \cdot 2 = 12\) passende Zahlen.

Antwort

Es lassen sich \(12\) verschiedene Zahlen bilden, die kleiner als \(600\) sind.
4198465
Vier verschiedene Bücher (Mathe, Deutsch, Englisch, Kunst) werden nebeneinander in ein Regal gestellt. a) Wie viele Möglichkeiten der Anordnung gibt es, wenn das Mathebuch ganz links und das Deutschbuch ganz rechts stehen muss? b) Wie viele Möglichkeiten gibt es insgesamt, wenn lediglich feststeht, dass das Mathebuch an einem der beiden äußeren Plätze (entweder ganz links oder ganz rechts) stehen muss?

Denkanstöße

- Wie viele Plätze sind in Aufgabe a) noch frei, wenn zwei Bücher schon ihren festen Platz haben? - In Aufgabe b) kann das Mathebuch an zwei verschiedenen Stellen stehen. Wie viele Möglichkeiten gibt es für jede dieser Stellen? - Überlege dir zuerst, wie viele Möglichkeiten es für die restlichen drei Bücher gibt, wenn eines feststeht.

Lösung

1. Teilaufgabe a: Die Positionen für Mathe (links) und Deutsch (rechts) sind fest. Für die zwei mittleren Plätze gibt es für den ersten Platz \(2\) Möglichkeiten (Englisch oder Kunst) und für den zweiten Platz die verbleibende \(1\) Möglichkeit. Rechnung: \(2 \cdot 1 = 2\). 2. Teilaufgabe b: Fall 1: Mathe steht ganz links. Dann gibt es für die restlichen drei Plätze \(3 \cdot 2 \cdot 1 = 6\) Möglichkeiten. 3. Fall 2: Mathe steht ganz rechts. Auch hier gibt es für die restlichen drei Plätze \(3 \cdot 2 \cdot 1 = 6\) Möglichkeiten. 4. Gesamtzahl: Die Möglichkeiten der beiden Fälle werden addiert: \(6 + 6 = 12\).

Antwort

a) Es gibt \(2\) Möglichkeiten. b) Es gibt \(12\) Möglichkeiten.
4198565
Aus den Ziffernkarten \(2\), \(5\), \(8\) und \(8\) sollen Zahlen gebildet werden. a) Ermittle mithilfe eines Baumdiagramms oder einer systematischen Liste, wie viele verschiedene dreistellige Zahlen man aus diesen Karten legen kann. b) Wie viele verschiedene vierstellige Zahlen lassen sich aus allen vier Karten legen? Vergleiche das Ergebnis mit Aufgabenteil a) und erkläre den Zusammenhang.

Denkanstöße

- Beachte, dass zwei Karten dieselbe Ziffer tragen und deshalb manche Vertauschungen keine neue Zahl ergeben. - Ordne deine dreistelligen Möglichkeiten systematisch nach der ersten Ziffer. - Überlege für b), wie viele unbenutzte Karten nach dem Legen von drei Karten noch übrig sind.

Lösung

1. Durch systematisches Auflisten erhält man die dreistelligen Zahlen \(258\), \(285\), \(288\), \(528\), \(582\), \(588\), \(825\), \(828\), \(852\), \(858\), \(882\) und \(885\). Das sind \(12\) verschiedene Zahlen. 2. Nach dem Legen einer dreistelligen Zahl bleibt jeweils genau eine der vier Karten übrig. Diese verbleibende Karte muss an die vierte Stelle gesetzt werden. 3. Deshalb gehört zu jeder der \(12\) dreistelligen Möglichkeiten genau eine vierstellige Zahl. Auch bei den vierstelligen Zahlen gibt es daher \(12\) Möglichkeiten.

Antwort

a) \(12\) dreistellige Zahlen: \(258\), \(285\), \(288\), \(528\), \(582\), \(588\), \(825\), \(828\), \(852\), \(858\), \(882\), \(885\) b) \(12\) vierstellige Zahlen. Nach drei gelegten Karten ist die vierte Karte jeweils eindeutig festgelegt, daher gehört zu jeder Möglichkeit aus a) genau eine vierstellige Zahl.
4198605
In einer Eisdiele kannst du dir deinen eigenen Eisbecher zusammenstellen. Du wählst dazu genau eine Bechergröße, eine Eissorte und eine Soße aus. <table> <tr><th>Bechergröße</th><th>Eissorte</th><th>Soße</th></tr> <tr><td>Klein</td><td>Vanille</td><td>Schokolade</td></tr> <tr><td>Mittel</td><td>Schokolade</td><td>Erdbeere</td></tr> <tr><td>Groß</td><td>Erdbeere</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Banane</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Zitrone</td><td></td></tr> </table> a) Wie viele verschiedene Kombinationen aus Größe, Eissorte und Soße sind möglich? b) An einem heißen Tag sind die Eissorten Zitrone und Erdbeere ausverkauft. Wie viele verschiedene Kombinationen gibt es jetzt noch? c) Die Eisdiele führt eine neue Kategorie „Streusel“ mit \(3\) verschiedenen Sorten ein. Wie viele Möglichkeiten gibt es nun insgesamt bei vollem Sortiment?

Denkanstöße

- Lies zuerst aus jeder Tabellenspalte die Zahl der verfügbaren Möglichkeiten ab. - Wenn Sorten ausverkauft sind, ändert sich nur die Anzahl in der betroffenen Kategorie. - Eine neue unabhängige Kategorie liefert einen weiteren Faktor im Zählprinzip.

Lösung

1. Aus der Tabelle liest man \(3\) Größen, \(5\) Eissorten und \(2\) Soßen ab. Daher gibt es in a) \(3 \cdot 5 \cdot 2 = 30\) Kombinationen. 2. In b) fallen \(2\) Eissorten weg, sodass \(5 - 2 = 3\) Sorten bleiben. Damit ergeben sich \(3 \cdot 3 \cdot 2 = 18\) Kombinationen. 3. In c) kommt bei vollem Sortiment eine weitere unabhängige Auswahl mit \(3\) Möglichkeiten hinzu. Daher entstehen \(30 \cdot 3 = 90\) Kombinationen.

Antwort

a) \(30\) Kombinationen b) \(18\) Kombinationen c) \(90\) Kombinationen
4198615
Ein Fahrradhersteller bietet ein Modell an, das sich individuell zusammenstellen lässt. Man wählt jeweils eine Rahmenfarbe, einen Satteltyp und eine Lenkerform. Insgesamt gibt es \(36\) verschiedene Kombinationen. a) Es gibt \(3\) verschiedene Lenkerformen und \(4\) verschiedene Satteltypen. Wie viele Rahmenfarben stehen zur Auswahl? b) Der Hersteller nimmt eine weitere Rahmenfarbe in das Sortiment auf. Wie viele verschiedene Kombinationen gibt es jetzt insgesamt? c) Nora möchte unbedingt den „Renn-Lenker“ haben. Wie viele verschiedene Möglichkeiten bleiben ihr für die restliche Gestaltung bei der ursprünglichen Anzahl an Rahmenfarben?

Denkanstöße

- Bestimme zuerst, wie viele Kombinationen die beiden bereits bekannten Kategorien zusammen ergeben. - Teile die Gesamtzahl durch diese Zahl, um die fehlende Anzahl der Rahmenfarben zu finden. - Wenn eine Kategorie festgelegt ist, zählt sie nicht mehr als freie Auswahlentscheidung.

Lösung

1. Eine feste Rahmenfarbe lässt sich mit \(4 \cdot 3 = 12\) Kombinationen aus Sattel und Lenker verbinden. Da es insgesamt \(36\) Fahrräder gibt, ist die Zahl der Rahmenfarben \(36 : 12 = 3\). 2. Mit einer zusätzlichen Rahmenfarbe gibt es \(3 + 1 = 4\) Rahmenfarben. Damit entstehen \(4 \cdot 4 \cdot 3 = 48\) Kombinationen. 3. Wenn der Lenker feststeht, bleiben bei der ursprünglichen Auswahl nur Rahmenfarbe und Satteltyp frei. Das ergibt \(3 \cdot 4 = 12\) Möglichkeiten.

Antwort

a) \(3\) Rahmenfarben b) \(48\) Kombinationen c) \(12\) Möglichkeiten
4198775
Mila möchte sich in einer Eisdiele eine Waffel mit drei übereinanderliegenden Kugeln Eis zusammenstellen. Zur Auswahl stehen zunächst die Sorten Schokolade und Vanille; Sorten dürfen mehrfach gewählt werden. Die Reihenfolge der Sorten von unten nach oben zählt. a) Berechne die Anzahl der verschiedenen Möglichkeiten, die Waffel mit drei Kugeln zu füllen. b) Wie viele verschiedene Eissorten müssten insgesamt angeboten werden, damit es für die drei Positionen in der Waffel genau \(27\) verschiedene Möglichkeiten gibt?

Denkanstöße

- Überlege für Teil a, wie viele unabhängige Entscheidungen nacheinander getroffen werden. - Für Teil b kannst du mögliche Anzahlen von Sorten systematisch ausprobieren. - Bei jeder ausprobierten Sortenanzahl gilt für alle drei Positionen dieselbe Zahl an Wahlmöglichkeiten.

Lösung

1. Für jede der drei Positionen gibt es \(2\) Wahlmöglichkeiten. Nach dem Zählprinzip sind es \(2 \cdot 2 \cdot 2 = 8\) Möglichkeiten. 2. Für Teil b werden mögliche Anzahlen von Sorten systematisch geprüft. Bei gleicher Auswahl an jeder der drei Positionen wird dieselbe Anzahl dreimal miteinander multipliziert. 3. Mit \(3\) Sorten ergibt sich \(3 \cdot 3 \cdot 3 = 27\). Daher werden insgesamt \(3\) Sorten benötigt.

Antwort

a) \(8\) Möglichkeiten b) \(3\) Eissorten
4198995
In einer Eisdiele gibt es die vier Sorten Erdbeere, Schokolade, Vanille und Zitrone. Tim möchte sich eine Waffel mit drei Kugeln zusammenstellen. Die Reihenfolge der Kugeln (unten, in der Mitte, oben) ist ihm wichtig. a) Wie viele verschiedene Möglichkeiten gibt es, die drei Kugeln zu wählen, wenn Sorten auch mehrfach vorkommen dürfen? b) Tim entscheidet sich, drei verschiedene Sorten zu wählen. Dabei muss eine der drei Kugeln unbedingt Schokolade sein. Wie viele Möglichkeiten hat er nun?

Denkanstöße

- Betrachte die drei Positionen der Kugeln als aufeinanderfolgende Entscheidungen. - Lege für Teil b zuerst fest, an welcher Position die vorgeschriebene Sorte liegen kann. - Achte danach darauf, dass keine der übrigen Sorten doppelt gewählt wird.

Lösung

1. In Teil a gibt es für jede der drei Positionen \(4\) Wahlmöglichkeiten. Nach dem Zählprinzip sind es \(4 \cdot 4 \cdot 4 = 64\) Möglichkeiten. 2. In Teil b kann die Schokoladenkugel an einer von \(3\) Positionen liegen. 3. Ist diese Position festgelegt, gibt es für die nächste Position \(3\) andere Sorten und für die letzte Position noch \(2\) Sorten zur Auswahl. 4. Insgesamt ergeben sich \(3 \cdot 3 \cdot 2 = 18\) Möglichkeiten.

Antwort

a) Es gibt \(64\) verschiedene Möglichkeiten. b) Es gibt \(18\) verschiedene Möglichkeiten.
4349535
Finde alle geordneten Paare aus Primzahlen, deren Summe \(14\) beträgt. Wie viele solcher Paare gibt es? Beachte, dass bei geordneten Paaren die Reihenfolge der beiden Zahlen zählt.

Denkanstöße

- Liste zunächst die Primzahlen auf, die überhaupt als Summanden infrage kommen. - Prüfe die möglichen ersten Zahlen systematisch und bestimme jeweils den dazu passenden zweiten Summanden. - Achte darauf, ob vertauschte Zahlen bei einem geordneten Paar als dieselbe oder als verschiedene Möglichkeit zählen.

Lösung

1. Als Primzahlen kleiner als \(14\) kommen \(2\), \(3\), \(5\), \(7\), \(11\) und \(13\) infrage. 2. Prüft man systematisch, welche zwei Primzahlen die Summe \(14\) bilden, erhält man \(3 + 11 = 14\), \(7 + 7 = 14\) und \(11 + 3 = 14\). 3. Wegen der geforderten Reihenfolge sind \((3; 11)\) und \((11; 3)\) verschiedene Paare. Insgesamt gibt es daher \(3\) geordnete Paare.

Antwort

Es gibt \(3\) geordnete Paare: \((3; 11)\), \((7; 7)\) und \((11; 3)\).
4349545
Finde alle geordneten Paare von Primzahlen unter \(20\), bei denen die zweite Primzahl genau um \(2\) größer ist als die erste. Wie viele solche Paare gibt es?

Denkanstöße

- Schreibe die Primzahlen unter der vorgegebenen Grenze geordnet auf. - Vergleiche jeweils zwei Zahlen mit dem geforderten Abstand. - Prüfe bei jeder gefundenen Möglichkeit, ob wirklich beide Zahlen Primzahlen sind.

Lösung

1. Die Primzahlen unter \(20\) sind \(2\), \(3\), \(5\), \(7\), \(11\), \(13\), \(17\) und \(19\). 2. Vergleiche jede Primzahl mit der um \(2\) größeren Zahl. Beide Zahlen sind prim bei \(3\) und \(5\), bei \(5\) und \(7\), bei \(11\) und \(13\) sowie bei \(17\) und \(19\). 3. Damit gibt es insgesamt \(4\) passende geordnete Paare.

Antwort

Es gibt \(4\) Paare: \((3; 5)\), \((5; 7)\), \((11; 13)\) und \((17; 19)\).
5520915
Für ein Plakat wird zuerst ein Hintergrund und danach ein Symbol gewählt. Das Baumdiagramm zeigt alle erlaubten Kombinationen. a) Wie viele verschiedene Plakate sind erlaubt? b) Mia rechnet \(2 \cdot 3 = 6\). Erkläre, warum diese Rechnung hier zu viele Möglichkeiten zählt, und gib an, um wie viele.
Abbildung zur Aufgabe 552091

Denkanstöße

- Zähle zuerst die vollständigen Wege im Baumdiagramm. - Vergleiche, wie viele Symbole nach Rot und wie viele nach Blau möglich sind. - Überlege, wann du die Anzahl der Hintergründe einfach mit der Anzahl der Symbole multiplizieren darfst.

Lösung

1. Nach dem roten Hintergrund gibt es \(3\) vollständige Wege, nach dem blauen Hintergrund \(2\). 2. Insgesamt sind daher \(3 + 2 = 5\) Plakate erlaubt. 3. Die Rechnung \(2 \cdot 3\) setzt voraus, dass nach beiden Hintergrundfarben jeweils \(3\) Symbole möglich sind. 4. Beim blauen Hintergrund fehlt jedoch die Möglichkeit „Streifen“. Deshalb zählt \(2 \cdot 3 = 6\) genau eine nicht erlaubte Kombination mit und liegt um \(1\) zu hoch.

Antwort

a) \(5\) Plakate b) \(2 \cdot 3 = 6\) setzt für beide Hintergründe jeweils \(3\) Symbole voraus. Beim blauen Hintergrund sind aber nur \(2\) Symbole erlaubt. Die Rechnung zählt daher \(1\) Möglichkeit zu viel.
4136075
In einem Regal stehen \(7\) verschiedene Kriminalromane nebeneinander. a) Berechne die Anzahl der insgesamt möglichen Anordnungen dieser \(7\) Bücher. b) Für das Aufstellen und Zeigen einer Anordnung brauchst du genau \(10\,\text{s}\). Wie viele Stunden dauert es, alle möglichen Anordnungen genau einmal zu zeigen?

Denkanstöße

- Besetze die Regalplätze gedanklich von links nach rechts und notiere, wie viele Bücher jeweils noch zur Auswahl stehen. - Verknüpfe die Anzahlen der Wahlmöglichkeiten mit dem Zählprinzip. - Für Teil b) brauchst du zuerst die Gesamtzeit in Sekunden und wandelst diese anschließend in Stunden um.

Lösung

1. Für den ersten Platz gibt es \(7\) Möglichkeiten. Danach bleiben für den zweiten Platz \(6\), dann \(5\), \(4\), \(3\), \(2\) und schließlich \(1\) Möglichkeit. Damit gibt es \(7 \cdot 6 \cdot 5 \cdot 4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1 = 5040\) Anordnungen. 2. Für alle Anordnungen werden \(5040 \cdot 10\,\text{s} = 50\,400\,\text{s}\) benötigt. 3. Eine Stunde hat \(3600\,\text{s}\). Daher gilt \(50\,400 : 3600 = 14\). Insgesamt dauert es \(14\,\text{h}\).

Antwort

a) \(5040\) Anordnungen b) \(14\,\text{h}\)
4148535
Fünf Jugendliche, Amelie, Ben, Clara, David und Elias, setzen sich im Kino nebeneinander in eine Reihe mit fünf Plätzen. Amelie und Ben möchten direkt nebeneinander sitzen. Wie viele verschiedene Sitzordnungen gibt es, wenn dieser Wunsch berücksichtigt wird?

Denkanstöße

- Kümmere dich zuerst darum, dass Amelie und Ben direkt nebeneinander sitzen. - Überlege, wie du ihre beiden Plätze systematisch berücksichtigen kannst, ohne alle Sitzordnungen aufzuschreiben. - Wenn Amelie und Ben zusammenbleiben, welche Anordnungen sind mit den drei anderen Jugendlichen noch möglich?

Lösung

1. Amelie und Ben bilden zunächst einen Block. Zusammen mit Clara, David und Elias müssen damit \(4\) Einheiten angeordnet werden. 2. Für den ersten Platz dieser vier Einheiten gibt es \(4\) Möglichkeiten, danach \(3\), dann \(2\) und schließlich \(1\). Das ergibt \(4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1 = 24\) Anordnungen der Einheiten. 3. Innerhalb des Blocks können Amelie und Ben in \(2\) Reihenfolgen sitzen. 4. Daher gibt es insgesamt \(24 \cdot 2 = 48\) Sitzordnungen.

Antwort

Es gibt \(48\) verschiedene Sitzordnungen.
4174885
Verwende die vier Zahlen \(-10\), \(5\), \(-2\) und \(0\). Bilde alle möglichen Ketten aus jeweils genau drei dieser Zahlen mit dem Zeichen \(<\). In jeder Kette muss die Zahl \(0\) vorkommen.

Denkanstöße

- Suche zuerst alle Kombinationen von drei Zahlen, bei denen die Null dabei ist. - Überlege dir für jede Kombination, welche Zahl die kleinste, die mittlere und die größte ist. - Wie viele negative Zahlen gibt es in deiner Auswahl? Das hilft dir zu entscheiden, ob die Null am Ende oder in der Mitte der Kette steht.

Lösung

1. Auswahl der Dreiergruppen, die die \(0\) enthalten: \(\{-10; -2; 0\}\), \(\{-10; 5; 0\}\) und \(\{-2; 5; 0\}\). 2. Ordnen der ersten Gruppe: \(-10\) ist kleiner als \(-2\), und \(-2\) ist kleiner als \(0\). Kette: \(-10 < -2 < 0\). 3. Ordnen der zweiten Gruppe: \(-10\) ist negativ (kleiner als \(0\)), \(5\) ist positiv (größer als \(0\)). Kette: \(-10 < 0 < 5\). 4. Ordnen der dritten Gruppe: \(-2\) ist negativ, \(5\) ist positiv. Kette: \(-2 < 0 < 5\).

Antwort

\(-10 < -2 < 0\) \(-10 < 0 < 5\) \(-2 < 0 < 5\)
4178795
Untersuche, was passiert, wenn eine der Ziffern eine Null ist. Verwende die Ziffern \(0\), \(4\) und \(7\). a) Wie viele verschiedene dreistellige Zahlen kannst du bilden, wenn jede Ziffer nur einmal vorkommen darf? Beachte, dass eine dreistellige Zahl nicht mit \(0\) beginnen darf. b) Berechne die Summe dieser Zahlen. c) Vergleiche mit den dreistelligen Zahlen, die man aus den Ziffern \(1\), \(4\) und \(6\) bilden kann, wenn auch dort jede Ziffer genau einmal vorkommt. Warum ist die Summe aus Teil b) kleiner, obwohl die Ziffernsummen \(0 + 4 + 7 = 11\) und \(1 + 4 + 6 = 11\) gleich sind?

Denkanstöße

- Darf eine Schreibweise wie \(047\) als dreistellige Zahl gezählt werden? - Vergleiche, wie oft jede Ziffer bei sechs vollständigen Anordnungen an jeder Stelle vorkommt. - Welche beiden Anordnungen fehlen bei \(0,4,7\), und welchen Zahlenwert hätten sie ohne die führende Null?

Lösung

1. Mit \(0\), \(4\) und \(7\) entstehen als dreistellige Zahlen \(407\), \(470\), \(704\) und \(740\). Die Anordnungen \(047\) und \(074\) sind keine dreistelligen Zahlen. 2. Die Summe ist \(407 + 470 + 704 + 740 = 2321\). 3. Mit \(1\), \(4\) und \(6\) sind alle sechs Anordnungen dreistellig. Dabei steht jede der drei Ziffern genau zweimal an der Hunderter-, zweimal an der Zehner- und zweimal an der Einerstelle; ihre Summe ist \(2442\). Bei \(0\), \(4\), \(7\) würden die beiden fehlenden Anordnungen als \(47\) und \(74\) nur zweistellig sein. Genau diese Beiträge fehlen: \(2442 - 47 - 74 = 2321\). Deshalb ist die Summe kleiner.

Antwort

a) \(4\) Zahlen: \(407, 470, 704, 740\) b) \(2321\) c) Bei \(0,4,7\) fallen die beiden Anordnungen mit führender Null als dreistellige Zahlen weg. Ihre Beiträge \(47\) und \(74\) fehlen gegenüber dem vollständigen Sechser-Satz; daher ist die Summe kleiner.
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Für eine Schulaufführung stellt die Kostümgruppe Outfits zusammen. Ein Outfit besteht aus einem Oberteil, einer Hose und einem Hut. Die Gruppe hat \(4\) verschiedene Oberteile, \(3\) verschiedene Hosen und \(2\) verschiedene Hüte zur Verfügung. a) Wie viele verschiedene Outfits können insgesamt zusammengestellt werden? b) Das gelbe Oberteil darf nicht mit der grünen Hose kombiniert werden. Alle anderen Kombinationen sind erlaubt. Wie viele Outfits sind nun noch möglich? c) Denk dir drei andere Arten von Dingen aus, aus denen jeweils eine Sache ausgewählt wird. Lege fest, wie viele Möglichkeiten es bei jeder Art gibt, sodass insgesamt genau \(24\) Kombinationen entstehen. Nenne zwei verschiedene Beispiele.

Denkanstöße

- Bestimme in b), wie viele vollständige Outfits genau die verbotene Paarung enthalten. - Für c) suchst du drei Anzahlen, deren Produkt \(24\) ist. - Zu jeder der drei Anzahlen brauchst du eine eigene Art von Auswahl.

Lösung

1. Für a) gilt nach dem Zählprinzip \(4 \cdot 3 \cdot 2 = 24\). 2. Die verbotene Kombination aus gelbem Oberteil und grüner Hose kann mit jedem der \(2\) Hüte verbunden werden. Es fallen daher \(2\) Outfits weg: \(24 - 2 = 22\). 3. Für c) braucht man drei Anzahlen, deren Produkt \(24\) ist. Zum Beispiel gilt \(2 \cdot 3 \cdot 4 = 24\) oder \(2 \cdot 2 \cdot 6 = 24\). Zu diesen Faktorzerlegungen lassen sich passende Arten von Dingen mit den jeweiligen Anzahlen erfinden.

Antwort

a) \(24\) Outfits b) \(22\) Outfits c) Zum Beispiel \(2\) Paar Schuhe, \(3\) Schals und \(4\) Jacken oder \(2\) Gürtel, \(2\) Umhänge und \(6\) Masken.
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Ein Zahlencode besteht aus drei Ziffern. Es dürfen nur die Ziffern \(1\), \(2\), \(3\) und \(4\) verwendet werden. a) Ermittle durch systematisches Probieren alle möglichen Codes, bei denen die Summe der drei Ziffern genau \(5\) ergibt. Wie viele sind es? b) Wie viele verschiedene Codes gibt es, die mit einer \(1\) beginnen und bei denen genau ein Paar benachbarter Ziffern gleich ist? (Hinweis: Der Code \(112\) ist erlaubt, da genau ein Paar gleicher benachbarter Ziffern vorkommt. Der Code \(111\) ist nicht erlaubt, da drei gleiche Ziffern nebeneinanderstehen.)

Denkanstöße

- Zerlege für Teil a die Zahl \(5\) systematisch in drei erlaubte Ziffern. - Ordne jede gefundene Auswahl in allen unterschiedlichen Reihenfolgen an. - Unterscheide in Teil b, ob das einzige gleiche Nachbarpaar vorne oder hinten liegt. - Prüfe, dass der Code mit \(1\) beginnt und kein zweites gleiches Nachbarpaar entsteht.

Lösung

1. Für Teil a werden die Möglichkeiten für drei Ziffern aus \(1\) bis \(4\) mit Summe \(5\) systematisch bestimmt. Aus \(1,1,3\) entstehen \(113\), \(131\) und \(311\); aus \(1,2,2\) entstehen \(122\), \(212\) und \(221\). 2. Damit gibt es in Teil a insgesamt \(6\) Codes. 3. Für Teil b beginnt jeder Code mit \(1\). Ist das gleiche Nachbarpaar vorne, entstehen \(112\), \(113\) und \(114\). Ist es hinten, entstehen \(122\), \(133\) und \(144\). 4. Die beiden Fälle überschneiden sich nicht. Insgesamt sind es \(3 + 3 = 6\) Codes.

Antwort

a) Es gibt \(6\) solche Codes: \(113\), \(131\), \(311\), \(122\), \(212\), \(221\). b) Es gibt \(6\) verschiedene Codes: \(112\), \(113\), \(114\), \(122\), \(133\), \(144\).
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Du hast eine Balkenwaage und drei Gewichtsstücke mit den Massen \(1\,\text{kg}\), \(2\,\text{kg}\) und \(5\,\text{kg}\). Du darfst Gewichtsstücke auf beide Waagschalen legen. So kannst du zum Beispiel mit dem \(5\,\text{kg}\)-Gewicht auf der einen Seite und dem \(1\,\text{kg}\)-Gewicht zusammen mit dem zu wiegenden Gegenstand auf der anderen Seite eine Masse von \(4\,\text{kg}\) bestimmen. Ermittle alle Massen in ganzen Kilogramm, die du mit diesen drei Gewichten wiegen kannst.

Denkanstöße

- Du kannst Gewichte addieren, wenn sie auf derselben Seite liegen. - Du kannst Gewichte voneinander abziehen, wenn sie auf verschiedenen Waagschalen liegen. - Probiere systematisch alle Kombinationen aus: erst ein Gewicht, dann zwei, dann drei. - Überprüfe am Ende, ob du Werte doppelt gefunden hast.

Lösung

Bei einer Balkenwaage können Massen durch Summen oder Differenzen der Gewichte bestimmt werden. 1. Einzelne Gewichte: \(1\,\text{kg}\), \(2\,\text{kg}\), \(5\,\text{kg}\). 2. Zwei Gewichte: - gleiche Seite: \(1 + 2 = 3\), \(1 + 5 = 6\), \(2 + 5 = 7\) - verschiedene Seiten: \(2 - 1 = 1\), \(5 - 1 = 4\), \(5 - 2 = 3\) 3. Drei Gewichte: - alle auf derselben Seite: \(1 + 2 + 5 = 8\) - zwei gegen eines: \(5 + 2 - 1 = 6\), \(5 + 1 - 2 = 4\), \(5 - 2 - 1 = 2\) Damit sind die Massen \(1\,\text{kg}\), \(2\,\text{kg}\), \(3\,\text{kg}\), \(4\,\text{kg}\), \(5\,\text{kg}\), \(6\,\text{kg}\), \(7\,\text{kg}\) und \(8\,\text{kg}\) messbar.

Antwort

Die messbaren Massen sind \(1\,\text{kg}\), \(2\,\text{kg}\), \(3\,\text{kg}\), \(4\,\text{kg}\), \(5\,\text{kg}\), \(6\,\text{kg}\), \(7\,\text{kg}\) und \(8\,\text{kg}\).

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