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Matherätsel

Schüler Gymnasium, 7. Klassenstufe

Tags: MatheRätsel, Wie viele Straßen kann es höchstens geben

 
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tannebaum2412

tannebaum2412 aktiv_icon

23:56 Uhr, 09.02.2010

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Auf der Insel Kormoran gibt es 8 durch viele kleine, direkte Straßen verbundene Dörfer. Diese Straßen teilen sich nie, zudem kreuzen sie sich auf keinen Fall außerhalb der Dörfer. Wie viele Straßen kann es höchstens geben?

Die große Nachbarinsel hat 12 Dörfer, die genau wie auf Kormoran durch kleine direkte Straßen verbunden sind. Wie viele dieser Straßen sind hier höchstens möglich?

Stell dir eine Insel mit n Dörfern vor. Dabei ist n ein Vielfaches von 4. Kansst du eine Formel angeben, die die Höchstzahl der möglichen Straßen berechnet, die wie auf den beiden anderen Inseln der Dörfer miteinander verbindet.


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

hagman aktiv_icon

00:16 Uhr, 10.02.2010

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(Es fehlt noch, dass keine Straße als Schleife in ein Dorf zurück führt und dass es keine mehrfachen Straßen zwischen zwei Dörfern gibt; und für Pedanten: keine Brücken, keine Tunnel)

Ich bin der Meinung, dass 3n-6 Straßen möglich sind, auch wenn n kein Vielfaches von 4 ist (Eulerscher Polyedersatz)
tannebaum2412

tannebaum2412 aktiv_icon

09:03 Uhr, 12.02.2010

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Wie bist du denn auf 6 Straßen gekommen?
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hagman

hagman aktiv_icon

20:08 Uhr, 12.02.2010

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Auf 6 Straßen komme ich nur, wenn 3n-6=6, also wenn n=4.
Du kannst es dir auch wie folgt klar machen:
Wenn n=3, kannst dur die drei Orte als Ecken eines Dreiecks vorstellen und die Seiten des Dreiecks als Straßen. Also n=33 Straßen.
Die vierte Stadt lege mitten in dieses Dreieck und verbinde sie durch gerade Linien mit den drei anderen Städten. Also n=46 Straßen.
Auch jetzt wird die Insel durch die Straßen in leuter Dreiecke zerlegt. Wenn man im Inneren eines solchen Dreiecks eine neue Stadt gründet, kann man dieese genau mit den drei Ecken des Dreieck durch eine (sogar gerade) Straße verbinden.
Dies läßt sich beliebig oft wiederholen, man hat pro neuer Stadt immer drei neue Straßen.
Es ergeben sich so 3n-6 Straßen für jedes n.
Naja, nicht für jedes n, denn wir mussten ja mit n=3 anfangen. Offenbar ist es bei n=2 abweichend hiervon eine Straße und bei n=1 gar keine.

tannebaum2412

tannebaum2412 aktiv_icon

09:24 Uhr, 15.02.2010

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Wenn ich es richtig verstanden habe, dann gibt es bei meiner ersten Frage also 18 Straßen höchstens. 8n=18.
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hagman

hagman aktiv_icon

11:07 Uhr, 15.02.2010

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18 ja, aber nicht wegen 8n=18, sondern wegen 38-6=18
tannebaum2412

tannebaum2412 aktiv_icon

13:17 Uhr, 15.02.2010

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also ist 3n-6 die Formel. Man setzt für n die Anzahl der Städte ein. Bei 12 Städte wäre es dann 30 Straßen.
Frage beantwortet
tannebaum2412

tannebaum2412 aktiv_icon

12:10 Uhr, 17.02.2010

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super, vielen Dank dafür.