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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. - Stell dir vor, du würdest ein Baumdiagramm zeichnen. Wie viele Zweige gäbe es auf jeder Ebene?

Lösung

1. Berechnung der Gesamtmöglichkeiten nach dem Zählprinzip (Produktregel): \(5 \cdot 3 \cdot 2 = 30\). Es gibt \(30\) verschiedene Outfits. 2. Berechnung bei festem T-Shirt: Da das T-Shirt festgelegt ist (nur \(1\) Option), reduziert sich die Rechnung auf \(1 \cdot 3 \cdot 2 = 6\). Es bleiben \(6\) 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? - Probier doch mal, alle Namen nacheinander aufzuschreiben.

Lösung

1. Da Lisa an der ersten Stelle fixiert ist, müssen nur noch die Positionen von Tim und Max bestimmt werden. 2. Möglichkeit 1: Lisa an 1. Stelle, Tim an 2. Stelle, Max an 3. Stelle. 3. Möglichkeit 2: Lisa an 1. Stelle, Max an 2. Stelle, Tim an 3. Stelle. 4. Es gibt keine weiteren freien Plätze oder Personen, somit ergeben sich 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 abgebildete Baumdiagramm zeigt alle zulässigen Kombinationen aus einem Raum und einem Zeitblock für einen Workshop. Wie viele zulässige Kombinationen sind im Baumdiagramm 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 zunächst getrennt für jeden Raum. - Führe die Teilanzahlen anschließend zusammen.

Lösung

1. Jeder Endpunkt des Baums steht für eine vollständige Kombination aus Raum und Zeitblock. 2. Die Äste zu A, B und C haben jeweils drei Endpunkte. Das sind zusammen \(3+3+3=9\) Kombinationen. 3. Der Ast zu D hat zwei Endpunkte. Insgesamt sind daher \(9+2=11\) zulässige Kombinationen dargestellt.

Antwort

Es gibt \(11\) zulässige Kombinationen. Man liest die Anzahl ab, indem man die Endpunkte des Baums zählt: bei A, B und C jeweils \(3\), bei D \(2\), also \(3+3+3+2=11\).
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
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 \(42 : 6 = 7\).
4141645
Anja möchte sich für zwei Arbeitsgemeinschaften (AGs) anmelden: eine Sport-AG und eine Musik-AG. Es stehen \(5\) Sport-AGs (Fußball, Basketball, Schwimmen, Tennis, Klettern) und \(4\) Musik-AGs (Chor, Orchester, Band, Gitarre) zur Auswahl. a) Wie viele verschiedene Kombinationen aus je einer Sport- und einer Musik-AG sind theoretisch möglich? b) Die Schwimm-AG wird kurzfristig gestrichen. Wie viele Kombinationen gibt es nun noch? c) Zusätzlich stellt sich heraus, dass Klettern und die Band-AG zeitgleich stattfinden. Wie viele der verbleibenden Kombinationen aus Aufgabenteil b) sind unter dieser Einschränkung noch wählbar?

Denkanstöße

- Kannst du die Möglichkeiten in einer Tabelle oder einem Baumdiagramm anordnen? - Was ändert sich an der Gesamtzahl, wenn eine Auswahlmöglichkeit komplett wegfällt? - Wie viele Paare fallen weg, wenn eine ganz bestimmte Kombination nicht erlaubt ist?

Lösung

1. Für a) gilt \(5 \cdot 4 = 20\). 2. Nach dem Wegfall der Schwimm-AG bleiben \(4\) Sport-AGs. Damit gilt \(4 \cdot 4 = 16\). 3. Von diesen \(16\) Kombinationen ist genau die Kombination Klettern und Band ausgeschlossen. Daher gilt \(16-1=15\).

Antwort

a) Es sind \(20\) Kombinationen möglich. b) Es sind noch \(16\) Kombinationen möglich. c) Es sind noch \(15\) Kombinationen wählbar.
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: \((5;1;1)\), \((4;2;1)\), \((3;3;1)\), \((3;2;2)\).
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. Systematische Auflistung aller Kombinationen durch Fixieren der ersten Ziffer: - Start mit \(5\): \(55, 56, 57, 58\) - Start mit \(6\): \(65, 66, 67, 68\) - Start mit \(7\): \(75, 76, 77, 78\) - Start mit \(8\): \(85, 86, 87, 88\) 2. Zählen der notierten Kombinationen oder Anwendung des Zählprinzips: Da es für die erste Stelle \(4\) Möglichkeiten und für die zweite Stelle ebenfalls \(4\) Möglichkeiten gibt, berechnet man \(4 \cdot 4 = 16\).

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. Berechnung für a): Eine dreistellige Zahl hat 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. Berechnung für b): Die Hunderterstelle hat \(9\) Möglichkeiten, die Zehnerstelle \(1\) (\(4\)) und die Einerstelle \(1\) (\(0\)). Das ergibt \(9 \cdot 1 \cdot 1 = 9\) Zahlen. 3. Berechnung für c): Von den \(90\) Zahlen aus Teil a) werden die \(9\) Zahlen aus Teil b) abgezogen, da diese eine \(0\) am Ende haben. Es bleiben \(90 - 9 = 81\) Zahlen übrig. Alternativ: \(9 \cdot 1 \cdot 9 = 81\).

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

- Stell dir vor, du legst die Karten nacheinander auf die Plätze einer vierstelligen Zahl. - Wie viele Karten hast du am Anfang noch in der Hand? - 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. Wenn du die Gewichte nur auf eine der beiden Waagschalen legen darfst und die zu wiegende Ware auf der anderen liegt, welche verschiedenen Gesamtmassen kannst du dann 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; eine Endknotenbeschriftung ist durch „?“ ersetzt. 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 als erste Stelle überhaupt vorkommen. - Prüfe für jeden ersten Knoten, welche Ziffern aus \(1\) bis \(4\) die Bedingung „größer als die erste“ erfüllen. - Ein vollständiger Code entsteht, wenn du einen Weg vom Start bis zu einem Endknoten 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.
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.
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) Das System wird umgestellt: Ein Kenncode muss nun ein viertes Zeichen enthalten, das ebenfalls eine Ziffer von \(0\) bis \(9\) ist. Um welchen Faktor vergrößert sich die Anzahl der möglichen Kenncodes? Begründe deine Antwort, ohne die neue Gesamtzahl explizit zu berechnen.

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.
4141655
Eine Materialkiste im Mathematikraum wird mit einem vierstelligen Zahlencode verschlossen. Für jede der vier Stellen stehen ausschließlich die Ziffern \(1\), \(2\), \(3\), \(4\) und \(5\) zur Verfügung. a) Berechne die Anzahl aller theoretisch möglichen Codes. b) Wie viele verschiedene Codes lassen sich bilden, wenn jede der fünf Ziffern in einem Code höchstens einmal vorkommen darf? c) Wie viele Codes gibt es, die mit einer geraden Ziffer beginnen und mit einer ungeraden Ziffer enden? Wiederholungen von Ziffern sind in c) wieder erlaubt.

Denkanstöße

- Überlege für jede Stelle einzeln, wie viele Ziffern dort zur Auswahl stehen. - Wenn eine bereits verwendete Ziffer nicht wieder vorkommen darf, verändert sich die Zahl der Möglichkeiten an der nächsten Stelle. - Unterscheide in c) die Bedingungen für die erste und für die letzte Stelle von den freien mittleren Stellen.

Lösung

1. In a) gibt es an jeder der \(4\) Stellen \(5\) Möglichkeiten. Daher entstehen \(5 \cdot 5 \cdot 5 \cdot 5 = 625\) Codes. 2. In b) gibt es für die erste Stelle \(5\) Möglichkeiten. Danach bleiben \(4\), dann \(3\) und schließlich \(2\) Möglichkeiten. Damit entstehen \(5 \cdot 4 \cdot 3 \cdot 2 = 120\) Codes. 3. In c) kann die erste Stelle \(2\) oder \(4\) sein, also gibt es dort \(2\) Möglichkeiten. Für die beiden mittleren Stellen gibt es jeweils \(5\) Möglichkeiten. Die letzte Stelle kann \(1\), \(3\) oder \(5\) sein, also gibt es dort \(3\) Möglichkeiten. Insgesamt sind es \(2 \cdot 5 \cdot 5 \cdot 3 = 150\) 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
Drei Kinder 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: \((6;2;1)\), \((4;3;1)\), \((3;2;2)\).
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. Berechnung für a): Für jede der drei Stellen (Hunderter, Zehner, Einer) gibt es genau \(3\) Möglichkeiten (\(1\), \(2\) oder \(3\)). Gemäß dem Zählprinzip gibt es \(3 \cdot 3 \cdot 3 = 27\) solcher Zahlen. 2. Berechnung für b): Ohne die Ziffer \(0\) stehen 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. Berechnung für c): Die Gesamtzahl aller dreistelligen Zahlen von \(100\) bis \(999\) beträgt \(900\). Subtrahiert man davon die Anzahl der Zahlen ohne die Ziffer \(0\) (\(729\)), erhält man die Anzahl der Zahlen mit mindestens einer \(0\): \(900 - 729 = 171\).

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

Zur Lösung werden die möglichen Positionen der Ziffer \(8\) systematisch untersucht: 1. Fall: Die \(8\) steht an der Hunderter- und Zehnerstelle (\(88x\)). Für die Einerstelle gibt es \(9\) Möglichkeiten (Ziffern \(0\) bis \(7\) und \(9\)), da die \(8\) nicht dreimal vorkommen darf. Das sind \(9\) Zahlen. 2. Fall: Die \(8\) steht an der Hunderter- und Einerstelle (\(8x8\)). Für die Zehnerstelle gibt es ebenfalls \(9\) Möglichkeiten (\(0\) bis \(7\) und \(9\)). Das sind \(9\) Zahlen. 3. Fall: Die \(8\) steht an der Zehner- und Einerstelle (\(x88\)). Für die Hunderterstelle gibt es \(8\) Möglichkeiten (Ziffern \(1\) bis \(7\) und \(9\)), da die erste Stelle weder \(0\) noch \(8\) sein darf. Das sind \(8\) Zahlen. Durch Addition der Fälle ergibt sich: \(9 + 9 + 8 = 26\).

Antwort

Es gibt \(26\) solcher Zahlen.
4187445
Stell dir vor, du zeichnest vier verschiedene Geraden auf ein Blatt Papier. a) Wie viele Schnittpunkte können diese vier Geraden insgesamt höchstens haben? b) Wie viele Schnittpunkte haben die vier Geraden mindestens, wenn sie alle verschieden sind?

Denkanstöße

- Was passiert mit der Anzahl der Schnittpunkte, wenn Geraden parallel zueinander liegen? - Überlege dir für den maximalen Fall, wie viele neue Schnittpunkte entstehen, wenn du eine neue Gerade zu den vorhandenen hinzufügst. - Probier es doch mal mit zwei oder drei Geraden aus und schaue, ob du ein Muster erkennst.

Lösung

1. Um die maximale Anzahl an Schnittpunkten zu finden, muss jede Gerade jede andere Gerade in einem eigenen Punkt schneiden. 2. Die erste Gerade hat 0 Schnittpunkte. Die zweite Gerade schneidet die erste (1 Punkt). Die dritte Gerade schneidet die ersten beiden (2 neue Punkte). Die vierte Gerade schneidet die ersten drei (3 neue Punkte). 3. Summe der Schnittpunkte: \(0 + 1 + 2 + 3 = 6\). 4. Die minimale Anzahl an Schnittpunkten tritt ein, wenn keine Gerade eine andere schneidet. 5. Dies ist der Fall, wenn alle vier Geraden parallel zueinander verlaufen. Dann gibt es \(0\) Schnittpunkte.

Antwort

a) Die maximale Anzahl beträgt \(6\) Schnittpunkte. b) Die minimale Anzahl beträgt \(0\) Schnittpunkte.
4187455
Eine Klasse untersucht die maximale Anzahl von Schnittpunkten bei einer steigenden Anzahl von Geraden. Sie haben bereits eine Tabelle angelegt: <table> <tr> <td>Anzahl der Geraden</td> <td>2</td> <td>3</td> <td>4</td> </tr> <tr> <td>Maximale Anzahl Schnittpunkte</td> <td>1</td> <td>3</td> <td>6</td> </tr> </table> a) Wie viele Schnittpunkte kommen höchstens hinzu, wenn eine 5. Gerade gezeichnet wird, die alle bisherigen Geraden schneidet? b) Berechne mithilfe deiner Überlegung aus a) die maximale Anzahl an Schnittpunkten für insgesamt fünf Geraden. c) Wie viele Schnittpunkte können sechs Geraden maximal haben?

Denkanstöße

- Stell dir vor, es liegen schon vier Linien auf dem Tisch. Wenn du eine fünfte Linie darüber legst, wie viele der alten Linien kann sie höchstens kreuzen? - Kannst du die neue Gesamtzahl berechnen, indem du das Ergebnis der vorherigen Stufe nutzt? - Schau dir die Abstände zwischen den Zahlen in der Tabelle an: 1, 3, 6... was fällt dir auf?

Lösung

1. Eine neue Gerade erzeugt dann die meisten Schnittpunkte, wenn sie jede der bereits vorhandenen Geraden genau einmal schneidet und nicht durch einen schon existierenden Schnittpunkt verläuft. 2. Bei vier vorhandenen Geraden kann eine fünfte Gerade also maximal \(4\) neue Schnittpunkte erzeugen. 3. Die neue Gesamtzahl für fünf Geraden ist die alte Anzahl plus die neu hinzugekommenen Punkte: \(6 + 4 = 10\). 4. Für eine sechste Gerade kommen analog dazu maximal \(5\) neue Schnittpunkte hinzu (da sie die fünf vorhandenen Geraden schneidet). 5. Die maximale Anzahl für sechs Geraden beträgt somit \(10 + 5 = 15\).

Antwort

a) Es kommen höchstens \(4\) neue Schnittpunkte hinzu. b) Fünf Geraden haben maximal \(10\) Schnittpunkte. c) Sechs Geraden haben maximal \(15\) Schnittpunkte.
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. Bestimmung der Einschränkung für die Hunderterstelle: Damit die Zahl kleiner als \(600\) ist, muss an der ersten Stelle eine \(2\) oder eine \(4\) stehen. Dies ergibt \(2\) Möglichkeiten. 2. Bestimmung der Möglichkeiten für die Zehnerstelle: Da ein Kärtchen bereits verbraucht ist, bleiben von den ursprünglich vier Kärtchen noch \(3\) übrig. 3. Bestimmung der Möglichkeiten für die Einerstelle: Es verbleiben noch \(2\) Kärtchen zur Auswahl. 4. Berechnung der Gesamtzahl durch Multiplikation der Teilmöglichkeiten: \(2 \cdot 3 \cdot 2 = 12\).

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) Ein Kunde möchte unbedingt den „Renn-Lenker“ haben. Wie viele verschiedene Möglichkeiten bleiben ihm 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
Ein Kind 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.
4199885
Für eine Rätselbox kann ein Code aus den Ziffern \(1\), \(2\), \(3\), \(4\) und \(5\) gewählt werden; Ziffern dürfen mehrfach vorkommen. Lukas behauptet: „Wenn man einen dreistelligen Code statt eines zweistelligen Codes wählt, hat man genau \(5\)-mal so viele Möglichkeiten.“ Überprüfe, ob Lukas recht hat. Berechne dazu die Anzahl der Möglichkeiten für beide Fälle und begründe deine Antwort.

Denkanstöße

- Notiere dir, wie viele verschiedene Ziffern zur Auswahl stehen. - Berechne die Anzahl der Kombinationen für die kurze Code-Länge. - Berechne die Anzahl der Kombinationen für die längere Code-Länge. - Vergleiche, ob der eine Wert das Fünffache des anderen ist.

Lösung

1. Bei \(2\) Stellen gibt es an jeder Stelle \(5\) Wahlmöglichkeiten. Daher gilt \(5\cdot5=25\). 2. Bei \(3\) Stellen gibt es ebenfalls an jeder Stelle \(5\) Wahlmöglichkeiten. Daher gilt \(5\cdot5\cdot5=125\). 3. Weil \(25\cdot5=125\) gilt, ist die Anzahl bei drei Stellen genau das Fünffache der Anzahl bei zwei Stellen.

Antwort

Lukas hat recht. Bei \(2\) Stellen gibt es \(25\) Möglichkeiten, bei \(3\) Stellen \(125\) Möglichkeiten. Es gilt \(25\cdot5=125\).
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 die Anzahl der Fortsetzungen nach den beiden Hintergrundknoten. - Prüfe, welche Gleichheit der Wahlmöglichkeiten eine einfache Produktrechnung voraussetzen würde.

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) Angenommen, man möchte jede dieser Möglichkeiten einmal ausprobieren. Für das Herstellen und Zeigen jeder Anordnung werden genau \(10\,\text{s}\) benötigt. 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

- Betrachte die Nebenbedingung „direkt nebeneinander“ zunächst getrennt von den übrigen drei Personen. - Überlege, wie du gültige Positionen für Amelie und Ben systematisch erfassen kannst, ohne alle Sitzordnungen vollständig aufzuschreiben. - Wenn die Plätze für Amelie und Ben festgelegt sind, welche unabhängigen Anordnungsentscheidungen bleiben noch?

Lösung

1. Betrachte Amelie und Ben zunächst als einen zusammengehörigen 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.
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Gesucht sind alle fünfstelligen Zahlen, die ausschließlich aus den Ziffern \(1\) und \(2\) bestehen und deren Quersumme genau \(7\) ergibt. Notiere alle diese Zahlen 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

\(22\,111\), \(21\,211\), \(21\,121\), \(21\,112\), \(12\,211\), \(12\,121\), \(12\,112\), \(11\,221\), \(11\,212\), \(11\,122\)
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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) Erstelle drei andere Kategorien und passende Anzahlen an Auswahlmöglichkeiten, sodass 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 verschiedene Zerlegungen der Zielzahl in drei Faktoren. - Die erfundenen Kategorien müssen zu jeder gewählten Faktorzahl genau so viele unabhängige Auswahlmöglichkeiten besitzen.

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) werden drei Faktoren gesucht, deren Produkt \(24\) ist. Zum Beispiel gilt \(2 \cdot 3 \cdot 4 = 24\) oder \(2 \cdot 2 \cdot 6 = 24\). Zu diesen Faktorzerlegungen können passende Wahlkategorien erfunden werden.

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.
4199005
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: \(112\), \(113\), \(114\), \(122\), \(133\), \(144\).
4211555
Du hast eine Balkenwaage und drei Gewichtsstücke mit den Massen \(1\,\text{kg}\), \(2\,\text{kg}\) und \(5\,\text{kg}\). Bei einer Balkenwaage darfst du Gewichte auf beide Waagschalen verteilen. So kannst du zum Beispiel mit einem \(5\,\text{kg}\)-Gewicht auf der einen Seite und einem \(1\,\text{kg}\)-Gewicht auf der Seite der Ware 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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