NMMRUS 95 Loesung

Wieviel Äpfel und Rosen erhielt jede?

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Hatten alle Mädchen zu Beginn gleich viele Dinge?

Hatte jede Grazie zu Beginn gleich viele rote Rosen? Hatte z.B. jede Grazie 12 rote Rosen - oder geht es auch, dass die erste Grazie 15 rote Rosen hatte, die zweite 24 und die dritte 33? Dann habe sie diese (unterschiedlicheh Dinge), der Aufgabenstellung entsprechend verteilt und zum Schluss hat dann jedes Mädchen gleich viel Dinge gehabt.

Das ginge sich aus! Die erste gibt von den 15 9 her und behält 6 - die zweite gibt von den 24 18 her und behält 6 - die dritte gibt von den 33 27 her und behält auch 6. Somit hat jede Muse von der ersten Grazie 1, von der zweiten 2, von der dritten 3 rote Rosen bekommen - jede Muse hat dann auch 6 rote Rosen.

Laut Angabe ist es nicht einmal gefordert, dass eine Grazie jeder Muse die gleiche Anzahl an Rosen gibt. Ich hab' mir die Angabe zig Mal durchgelesen und bin fest davon überzeugt, dass nur gefordert ist, dass alle Mädchen zum Schluss gleich viel Dinge haben, dass sie zu Beginn gleich viel Dinge haben, dass sie jeweils gleich viel Dinge austeilen ist nicht gefordert.

Die Lösung aus dem Rätselbuch ist aber so, als ob das gefordert wäre (dass alle gleich viel Dinge haben und jeweils austeilen). Darum rechne ich das zuerst auch so. Danach werde ich zeigen, dass es anders viel einfacher geht - aber nur, wenn man zuerst die symetrische Variante gerechnet hat und weiß, was herauskommt.

Namen der Unbekannten

Ich gebe jetzt all den Dingen einen Buchstaben und einen Index. Der Index 0 bedeutet "zu Beginn", der Index 1 bedeutet "zum Schluss". Die Buchstaben sind die Anfangsbuchstaben der Dinge. Da rosa und rot, den gleichen Buchstaben haben, nenne ich die Anzahl der rosa Rosen p - p wie pink.

$p_{0}$

Anzahl rosa Rosen jeder Grazie zu Beginn

$p_{1}$

Anzahl rosa Rosen jedes Mädchens zum Schluss

$w_{0}$

Anzahl weißer Rosen jeder Grazie zu Beginn

$w_{1}$

Anzahl weißer Rosen jedes Mädchens zum Schluss

$r_{0}$

Anzahl roter Rosen jeder Grazie zu Beginn

$r_{1}$

Anzahl roter Rosen jedes Mädchens zum Schluss

$b_{0}$

Anzahl blauer Rosen jeder Grazie zu Beginn

$b_{1}$

Anzahl blauer Rosen jedes Mädchens zum Schluss

$a_{0}$

Anzahl goldener Äpfel jeder Muse zu Beginn

$a_{1}$

Anzahl goldener Äpfel jedes Mädchens zum Schluss

$n_{1}$

Anzahl Rosen (rosa, weiß, rot und blau zusammen) jedes Mädchens zum Schluss

Herleitung

Ich betrachte vorerst nur die rosa Rosen. Später wird sich zeigen, dass die weißen, roten und blauen Rosen die genau gleiche Anzahl haben müssen.

Wenn jede Grazie zu Beginn $p_{0}$ rosa Rosen hat, dann gibt es insgesamt $3\cdot p_{0}$ rosa Rosen. Da am Schluss jedes Mädchen genau gleich viele rosa Rosen haben muss und es $3+9=12$ Mädchen gibt, folgt daraus:

$p_{1}={{3\cdot p_{0}} \over 12}={1 \over 4}\cdot p0$

Daraus folgt unmittelbar, dass $p_{0}$ durch 4 teilbar sein muss:

$4\mid p_{0}$

Aus der Formel davor folgt aber auch, dass $p_{1}$ linear von $p_{0}$ abhängt. Genauso, wie für die w, r und b. Wenn aber die p, w, r und b am Schluss gleich groß sein müssen, dann auch die p, w, r und b zu Beginn:

$p_{1}=w_{1}=r_{1}=b_{1}\Rightarrow p_{0}=w_{0}=r_{0}=b_{0}$

Somit kann man sich jetzt die Anzahl der Rosen, die jedes Mädchen am Schluss hat errechnen - das ist das $n_{1}$:

$n_{1}=(p_{1}+w_{1}+r_{1}+b_{1})=4\cdot p_{1}=4\cdot {1 \over 4}\cdot p_{0}=p_{0}$

Die 9 Musen haben zusammen $9\cdot a_{0}$ goldene Äpfel - ein zwölftel dieser Menge ist die Anzahl der goldenen Äpfel jedes Mädchens zum Schluss:

$a_{1}={{9\cdot a_{0}} \over 12}={3 \over 4}\cdot a_{0}$

Woraus wieder folgt, dass auch $a_{0}$ durch 4 teilbar sein muss:

$4\mid a_{0}$

Da jede Grazie jeder Muse gleich viele rosa Rosen gibt (das haben wir ganz oben vorläufig angenommen), muss diese Zahl durch 9 teilbar sein. Die Anzahl der rosa Rosen, die jede Grazie hergibt ist $p_{0}-p_{1}$ .

$9\mid (p_{0}-p_{1})$
$9\mid \left(p_{0}-{1 \over 4}\cdot p_{0}\right)$
$9\mid \left({3 \over 4}\cdot p0\right)$
$3\mid \left({1 \over 4}\cdot p0\right)$

Da 3 und 4 keine gemeinsamen Teiler haben teilt 3 somit $p_{0}$

$3\mid p_{0}$

Die Musen verteilen ihre Äpfel an 3 Grazien, darum muss die Anzahl der Äpfel, die sie hergeben durch 3 teilbar sein:

$3\mid (a_{0}-a_{1})$
$3\mid \left(a_{0}-{3 \over 4}\cdot a_{0}\right)$
$3\mid \left({1 \over 4}\cdot a_{0}\right)$

Gleiches Argument, wie bei $p_{0}$

$3\mid a_{0}$

Die Anzahl der Rosen (rosa, weiß, rot und blau), die jedes Mädchen am Schluss hat ist gleich der Anzahl der goldenen Äpfel, die es am Schluss hat.

$n_{1}=a_{1}$
$n_{1}=p_{0}$
$a_{1}={3 \over 4}\cdot a_{0}$
${3 \over 4}\cdot a_{0}=p_{0}$

${a_{0} \over 4}={p_{0} \over 3}$

Von weiter oben wissen wir, dass sowohl 3 als auch 4 $p_{0}$ bzw. $a_{0}$ teilen. D.h. diese Zahlen haben die Faktoren 3 und 4 (3 und 4 sind Teilerfremd) und noch irgendeinen Faktor.

$a_{0}=k\cdot 3\cdot 4$
$p_{0}=i\cdot 3\cdot 4$

Oben eingesetzt

${{k\cdot 3\cdot 4} \over 4}={{i\cdot 3\cdot 4} \over 3}$

Die kleinsten Zahlen mit denen das aufgeht sind $k=4$ und $i=3$ . Somit

$a_{0}=4\cdot 3\cdot 4=48$
$p_{0}=3\cdot 3\cdot 4=36$

Was heißt das jetzt?

Zu Beginn hatte jede der drei Grazien 36 rosa, 36 weiße, 36 rote und 36 blaue Rosen. Von jeder Farbe hat sich jede 9 behalten und 27 hergegeben jede der neun Musen hat von jeder Grazie 3 Rosen von jeder Farbe bekommen. Da es drei Grazien waren, hat jede Muse also 9 Rosen jeder Farbe erhalten - genauso viele, wie sich die Grazien von jeder Farbe zurückbehalten haben.

Zu Beginn hatte jede Muse 48 goldene Äpfel. Jede Muse hat sich 36 goldene Äpfel behalten und 12 goldene Äpfel hergegeben, da es 3 Grazien waren, hat jede Grazie von jeder Muse 4 goldene Äpfel bekommen. 4 goldene Äpfel hat jede Grazie von jeder der neun Musen bekommen, somit hat dann jede Grazie 36 goldene Äpfel erhalten.

Von jeder Farbe, hat am Schluss jedes Mädchen 9 Rosen er- oder behalten - somit hat jedes Mädchen am Schluss 36 Rosen besessen - das ist die gleiche Anzahl, wie es goldene Äpfel hatte.