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Ist diese Aufgabe überhaupt lösbar?

Schüler

Tags: Algebra, lösbar, unlösbar

 
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Ruediger63

Ruediger63 aktiv_icon

13:55 Uhr, 11.05.2019

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Hallo, heute stieß ich auf eine Aufgabenstellung, von der ich mich frage, wie die lösbar sein soll:

Zwei Bäuerinnen haben zusammen 100 Eier. Die eine packt immer 8 Eier pro Karton ab und die andere immer 10 pro Karton. Beide haben zum Schluß jeweils 7 Eier übrig. Wie viele Eier hat die erste Bäuerin und wie viele die zweite?

Klingt ja wie eine typische Alebra-Aufgabe und führt zu einer Gleichung mit zwei Unbekannten. Zwar kann man dann mit relativ wenig Überlegen zu zwei verschiedenen ganzzahligen Lösungen kommen, aber geht das denn auch klar mathematisch durch Gleichungsumstellung, binomische Forneln, quadratische Ergänzung oder was es da sonst noch alles gibt? Würde mich dann doch schonmal interessieren. Danke!

P.S.: Ich hatte angegeben, die Lösung zusammen mit anderen erarbeiten zu wollen, aber eine konplette Lösungspräsentation wäre mir jetzt aus Zeitgründen sogar lieber.

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Online-Nachhilfe in Mathematik
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supporter

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14:12 Uhr, 11.05.2019

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8x+10y+14=100

y=86-8x10


Ruediger63

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14:19 Uhr, 11.05.2019

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Danke, aber was nutzt das? Wenn man das einsetzt, ergibt sich:

86+14=100
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supporter

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14:28 Uhr, 11.05.2019

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Mehr kann man da mathematisch nicht machen. Man kann nur y durch x ausdrücken oder umgekehrt.
Es muss dann gelten 86-8x muss eine durch 10 teilbare Zahl ergeben. Das geht nur übers Probieren.
Es gäbe unendlich viele Lösungen, wenn das Ergebnis nicht keine natürlichen Zahlen ergeben müsste. Die Lösungspaare liegen auf einer Geraden.
Frage beantwortet
Ruediger63

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14:33 Uhr, 11.05.2019

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Dann bin ich beruhigt, Danke!
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pivot

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15:37 Uhr, 11.05.2019

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Hallo,

Man könnte die Gleichung auch schreiben als 8x=2 mod 7

Dann geht man man alle x=7n+2 mit nZ+ durch und schaut ob sie durch 8 teilbar sind. Ein paarweiser Vergleich ist dann nicht notwendig.
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Bummerang

Bummerang

17:43 Uhr, 11.05.2019

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Hallo,

"Es muss dann gelten 86-8x muss eine durch 10 teilbare Zahl ergeben. Das geht nur übers Probieren."

Das ist Unfug! Klar ist, dass 86-8x nicht negativ sein darf und deshalb x maximal 10 sein kann. Die Kenntnis des kleinen 1×1 aus der Grundschule luefert damit für x maximal 2 mögliche Lösungen: x=2 oder x=7. Da muß nur der probieren, der das 1×1 nicht beherrscht!
Ruediger63

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00:07 Uhr, 12.05.2019

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Probieren ist da nicht total wörtlich gemeint. Klar ist, daß es bei y um ein Vielfaches von 10 geht und dann der Rest zu 86 durch 8 teilbar sein muß. So kommt man ganz schnell auf 70+16=86. Und weil 5 mal 8 eben auch ein Vielfaches von 10 ist und man diese 40 dann einerseits von 70 abziehen und andererseits zu 16 addieren kann, kommt man in Form von 30+56 auch wiederum auf 86. Das kleine Einmaleins kann hier jeder.
Antwort
Bummerang

Bummerang

00:33 Uhr, 12.05.2019

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Hallo,

was Du da schreibst ist nicht richtig! Es gibt nur eine Stelle, an denen x uny eingeführt werden als Anzahl der Eierpackungen der Größen 8 und 10. Diese Anzahlen sind ganze Zahlen und müssen nicht, wie Du es schreibst, durch 10 oder durch 8 teilbar sein. Was Du dann "vorrechnest" ist aber doch schon mehr probieren. Hat man mit der Kenntnis des 1×1 den Wert von x auf 2 und 7 beschränkt, errechnet man y direkt mit dem Bruch als 7 und 3.

Auch Deine Behauptung, dass hier jeder das kleine 1×1 kann, ist nach meiner Erfahrung eine gewagte Hypothese!
Ruediger63

Ruediger63 aktiv_icon

01:04 Uhr, 12.05.2019

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Leider hatte ich geschrieben, daß es bei y um ein Vielfaches von 10 ginge, Entschuldigung, es ging mir um den Faktor 10. Und aus meiner Logik

16+70=86 bzw.
56+30=86

ergeben sich einerseits 2 Acht-Ei-Packungen und 7 Zehn-Ei-Packungen

oder

7 Acht-Ei-Packungen und 3 Zehn-Ei-Packungen als zweite Lösung, um jetzt doch nochmal auf die Packungsmengen zurück zu kommen.
Antwort
Bummerang

Bummerang

02:19 Uhr, 12.05.2019

Antworten
Hallo,

Du scheinst Unsinn zu mögen! Natürlich geht es um die Berechnung der Anzahl der Eier. Um dies zu tun hatte supporter die Variablen x und y eingeführt, allerdings NICHT als Anzahl der Eier, sondern als Anzahl der Eierpackungen. Dein Geschriebsel läßt für mich nur eine Schlußfolgerung zu, dass Du den Ansatz von supporter nicht verstanden hast! Dann allerdings solltest Du aber auch nicht die von supporter eingeführten Variablen verwenden, sondern solltest eigene einführen!
Ruediger63

Ruediger63 aktiv_icon

02:29 Uhr, 12.05.2019

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Die Gleichung von Supporter hatte ich vorher schon längst selber auf dem Papier. Und jetzt laß mich gefälligst in Ruhe mit deiner unflätigen und unsachlichen Quertreiberei-Scheiße!!!
Antwort
Bummerang

Bummerang

02:32 Uhr, 12.05.2019

Antworten
Hallo,

besser könnte ich Deinen letzten Post auch nicht beschreiben.
Ruediger63

Ruediger63 aktiv_icon

03:10 Uhr, 12.05.2019

Antworten
16 und 56 sind Vielfache von 8
30 und 70 sind Vielfache von 10

Lösung 1:

Bäuerin a) hat 16+7 Eier, also 23
Bäuerin b) hat 70+7 Eier, also 77
23+77=100

Lösung 2:
Bäuerin a) hat 56+7 Eier, also 63
Bäuerin b) hat 30+7 Eier, also 37
63+37=100

Und jetzt nochmal das kleine Einmaleins:

2X8=16

7X10=70

bzw.

7X8=56

3X10=30

Das spiegelt die Anzahl der Packungen.

Antwort
supporter

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07:23 Uhr, 12.05.2019

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Es muss ein Vielfaches von 8 sein mit der Endziffer 6, damit eine durch 1o teilbare Zahl rauskommt. So könnte man salopp sagen. Dafür kommen nur 16 und 56 infrage.
Antwort
Bummerang

Bummerang

10:09 Uhr, 12.05.2019

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Nach all den Lösungsmöglichkeiten von "knallhartem Probieren" bis zum Lösungsansatz von supporter sollte man mal eine Lösung probieren, die dem Forumsnamen durchgehend gerecht wird:

Wenn die Bäuerin mit den 8-er Packungen x Eier hat, dann gilt:

x7mod8

da sie 7 Eier mehr hat, als in vollständig gefüllte 8-er Packungen passen. Analog hat die Bäuerin mit der 10-er Packung y Eier und es gilt:

y7mod10

da auch sie 7 Eier mehr hat, als in vollständig gefüllte 10-er Packungen passen. Zusammen haben sie 100 Eier, was nichts anderes bedeutet als:

x+y=1000mod10

Berücksichtigt man die Kongruenz von y ergibt sich:

(x+y)-y0-7mod10

x-7mod103mod10

Das ergibt das Kongruenzsystem

x7mod8

x3mod10

Wären jetzt 8 und 10 teilerfremd, könnte man dieses System bequem nach dem Chinesischen Restklassensatz unter der Randbedingung 0x100 lösen. So müssen wir riskieren, Scheinlösungen zu erhalten, wenn wir dieses System in das etwas schwächere System

x7mod8

x3mod5

überführen, welches aber wieder lösbar ist nach dem CRT. Die Iteration zur Lösung würde mit x=7 starten. Dafür gilt aber:

72mod5

83mod5

Wir benötigen k Iterationen und für k gilt in 5:

2+3k=3

Die 2 stammt von der Kongruenz der 7, die 3 von 3k von der Kongruenz der 8 und die 3 im Ergebnis von der Kongruenz von x modulo 5. Das kann man in 5 umformen in:

3k=1

Die Anzahl der Rekursionen k ist also das multiplikative Inverse von 35, also k=2. Wir benötigen also 2 Iterationen, d.h. zur Anfangslösung 7 müssen wir zwei Mal die 8 addieren, mit anderen Worten:

x=7+28=23

Alle Lösungen für x ergeben sich mit beliebigem k:

x=23+(85)k=23+40k

Berücksichtigt man die Randbedingungen, ergibt sich für k:

023+40k100

-2340k77

-2340k7740

-1<k<2

k{0,1}

Damit sind

x=23+400=23

und

x=23+401=63

alle möglichen Lösungen inklusive Scheinlösungen. Eine Probe beider Lösungsmöglichkeiten mit der Ausgangakongruenz x3mod10 ergibt, dass es sich in beiden Fällen nicht um Scheinlösungen handelt. Die dazugehörigen y sind:

x=23  :    y=100-23=77

x=63  :    y=100-63=37

Als Lösungsmenge ergeben sich die Paare

(x,y){(23,77),(63,37)}.
Antwort
supporter

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10:12 Uhr, 12.05.2019

Antworten
In der Schule kommt mW die modulo-Rechnung kaum/nicht vor.

Wir sind im Schülerforum, Bummerang.

Ein Schüler käme nie auf deinen Ansatz.
Antwort
Bummerang

Bummerang

10:32 Uhr, 12.05.2019

Antworten
Hallo supporter,

ob modulo-Rechnung in der Schule behandelt worden ist, ist abhängig von Ort und Zeit des Schulbesuchs. Dass diese Grundlagen mit der Zeit von Ort zu Ort aus dem Lehrplan katapultiert wurden, bis es nirgendwo mehr im Lehrplan stand, ist eine der Grundlagen des Rückgangs des geistigen Niveaus in Deutschland. Und den schülergerechten Ansatz hast Du geliefert, auch wenn der von TO zugunsten seiner Probierlösung ungewürdigt ignoriert wurde. Meine Lösung ist da eher an interessierte und befähigte Leser und nicht an den TO gerichtet. Deshalb fehlt da auch das "Hsllo" am Anfang.
Antwort
supporter

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10:41 Uhr, 12.05.2019

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Deine Ansätze sind immer sehr interessant und zeigen, dass du ein Profi bist.
In diesem Fall - wegen der kleinen Zahlen- schießt du aber mE mit Kanonen auf Spatzen, auch wenn ich deine Absicht verstehe und zu schätzen weiß.
Mit etwas Überlegen und Probieren kommt man hier wohl am schnellsten an Ziel. :-)
Gefragt ist nur ein wenig "Zahlengefühl", wenn man so ansetzt wie ich.

Ruediger63

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11:15 Uhr, 12.05.2019

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Wer den Kopf in den Wolken trägt, kann die Erde nicht sehen (Sprichwort)

Das paßt zu der arroganten Abgehobenheit des Bummerang: Mathematik präsentieren, die kaum einer in der Schule gelernt hat (ich auch nicht) aber dann den gängigen Ansatz als probieren und überhaupt als Blödsinn brandmarken, und dann noch dreist dem TO zu suggerieren, daß der nichts raffen würde mit seinem genau richtigen "Vorrechnen". Wenn der Bummerang wenigstens mal kappieren würde, daß sich mein "vorrechnen" genau aus der Gleichung erbab, die der Supporter hier präsentiert hatte (und die ich, wie gesagt, auch schon selber auf dem Papier hatte) hätte der Bummerang mal so und so die Bälle flacher gehalten. Der sollte mal von der Moderation verwarnt werden und beim nächsten Mal knallhart raus, falls da nochmal diese miese Probiermethode kommt, hier sinnlos zu provozieren und querzutreiben.
Antwort
HAL9000

HAL9000

12:02 Uhr, 13.05.2019

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Mir kommt Bummerangs Beitrag auch ein wenig länglich vor, hier ein etwas kürzerer Versuch unter Vermeidung des Modulo-Vokabulars:

Sind x=8a+7 sowie y=10b+7 die Eieranzahlen der beiden Bäuerinnen, so folgt über Summengleichung 8a+7+10b+7=100 dann 0=4a+5b-43=4(a+b-10)+(b-3). Das geht nur, wenn (b-3) durch 4 teilbar ist, also b=3,7,11,. Wegen a=43-5b4 bedeutet dies dann a=7,2,-3,, wovon offenbar nur die ersten beiden Fälle brauchbare nichtnegative Werte liefern.

D.h., a=7,b=3 führt zu (x,y)=(63,37), und a=2,b=7 zu (x,y)=(23,77), mehr Lösungen gibt es nicht.
Ruediger63

Ruediger63 aktiv_icon

21:04 Uhr, 13.05.2019

Antworten
Danke, das kann ich voll nachvollziehen, im Gegensatz zu Modulo, was ich nie in der Schule hatte. Danke auch an Supporter und Pivot.