Mathematik olympiade?

Ich bereite mich gerade auf die 3. Runde der Mathematikolympiade für die 10. Klassen vor und mache deshalb alte Übungsaufgaben

Gegeben seien acht gleich aussehende Münzen, sieben echte und eine Fälschung. Die Fälschung unterscheide sich dabei von den echten Münzen lediglich im Gewicht. Weiterhin seien acht in einer Reihe liegende Positionen gegeben, auf die wir diese Münzen in zufälliger Weise platzieren. Eine Prüferin, die den Vorgang des Platzierens nicht beobachten kann, soll nun durch Wiegen die Fälschung ermitteln. Ihr steht dazu eine elektronische Küchenwaage als Hilfsmittel zur Verfügung. Das Gewicht von echten Münzen ist der Prüferin bekannt.
Unter a) wird ein erstes Prüfverfahren vorgestellt, in c) und d) folgen zwei weitere. Der Prozess des zufälligen Platzierens und des Prüfens zum Ermitteln der Fälschung wird im Folgenden für jedes der drei Prüfverfahren insgesamt 2000-mal durchgeführt. Es soll dabei von der vereinfachten Annahme ausgegangen werden, dass dabei die Fälschung an jeder möglichen Position in jeweils 2000 : 8 = 250 Prüfvorgängen zu liegen kommt.

a) Im ersten Prüfverfahren wiegt man die Münzen der Reihe nach, bis ermittelt ist, an welcher Position sich die Fälschung befindet. Danach erfolgen keine weiteren Wägungen. Bei wie vielen (von den 2000) Prüfvorgängen hat die Prüferin spätestens nach der dritten Wägung die Fälschung ermittelt?

b) Wie viele Wägungen insgesamt werden von der Prüferin im Verlauf der 2000 Prüfvorgänge durchgeführt?

c) Im zweiten Prüfverfahren wiegt man zunächst die ersten vier Münzen zusammen und stellt fest, ob sich die Fälschung unter ihnen befindet. Danach verbleiben vier Münzen (entweder die ersten oder die letzten vier), die man nun einzeln der Reihe nach (wie in Teilaufgabe a)) überprüft. Wie viele Wägungen werden diesmal im Verlauf der 2000 Prüfvorgänge durchgeführt?

d) Gibt es ein Prüfverfahren, das bei 2000 Prüfvorgängen mit weniger Wägungen auskommt als das in c) beschriebene Verfahren? Die Antwort ist zu begründen!

Aber ich glaube, da mir die Aufgabe (zumindestens a-c) zu einfach vorkommt, dass ich etwas falsch mache, weil das quasi Grundschulmathe ist.

Meine Lösungen:

a) 3*250 = 750

b) 2000 + 1750 + 1500 = 5250

c) 2000 + 2000 + 1750 + 1500 = 7250

aber die Methoden von a) und c) zu vergleichen macht keinen Sinn, da man bei einer aller und bei der anderen nur 3/8 herausfindet.

Pls help, hab da wahrscheinlich einen großen denk fehler

Formel, Gleichungen, Logik, Stochastik
Was ist der Unterschied zwischen nCr und nPr?

Guten Tag,

meine zusammengefassten Fragen (Lediglich 3 Stück: 1., 2., 3.) befinden sich weiter unten zwischen den Hastags eingeschlossen.

Ich frage mich, was der Unterschied zwischen der „nCr“-Taste und der „nPr“-Taste ist, also wenn man den Binomialkoeffizienten im Taschenrechner berechnet.

  • Die „nCr“-Taste wird ja benutzt, wenn die Reihenfolge egal ist. C -> Combinations (= Kombinationen).
  • Die „nPr“-Taste wird ja benutzt, wenn die Reihenfolge beachtet wird. P -> Permutations (= Permutationen).

Doch was rechnet der Taschenrechner anders, wenn ich die „nCr“-Tase bzw. die „nPr“-Taste verwende? Hierfür habe ich im Folgenden ein paar Beispiele gemacht, um es zu verstehen:

  • (1)

5 nCr 0 = 1

5 nPr 0 = 1

  • (2)

4 nCr 2 = 6

4 nPr 2 = 12

  • (3)

6 nCr 2 = 15

6 nPr 2 = 30

  • (4)

4 nCr 3 = 4

4 nPr 3 = 24

  • (5)

6 nCr 3 = 20

6 nPr 3 = 120

  • (6)

8 nCr 3 = 56

8 nPr 3 = 336

  • (7)

5 nCr 4 = 5

5 nPr 4 = 120

  • (8)

7 nCr 4 = 35

7 nPr 4 = 840

  • (9)

9 nCr 4 = 126

9 nPr 4 = 3.024

Feststellungen zu den Beispielen:

  • Bei den Beispielen (1)-(3) verdoppelt sich das Ergebnis bei der Verwendung der „nPr“-Taste im Vergleich zur „nCr“-Taste einfach, da es doppelt so viele Möglichkeiten gibt, für zwei gleiche Sachen, wenn die Reihenfolge berücksichtigt wird.
  • Bei den Beispielen (4)-(6) versechsfacht sich das Ergebnis immer, wenn man die „nPr“-Taste statt der „nCr“-Taste verwendet.
  • Bei den Beispielen (7)-(9) vervierundzwanzigt sich das Ergebnis immer, wenn man die „nPr“-Taste statt der „nCr“-Taste verwendet.

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  1. Nun frage ich mich, was sich bei der Berechnung beim Taschenrechner verändert, wenn statt der „nCr“-Taste die „nPr“-Taste verwendet wird und umgekehrt. Könnt ihr mir das sagen, was der Taschenrechner da anders berechnet?
  2. Wieso ist immer die Veränderung im Vielfachen in meinen Beispielen (1)-(3); (4)-(6); (7)-(9) gleich, wenn ich statt der „nCr“-Taste die „nPr“-Taste verwende? Gibt es dafür eine Begründung?
  3. Wieso kommt bei Beispiel (1) immer 1 raus? Wieso kommt immer 1 raus, wenn unten im Binomialkoeffizient 0 steht? Kann mir dafür jemand ein einfaches Beispiel in Form einer „Aufgabe“ geben?

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Beispiel zur Verwendung der „nCr“-Tase im Taschenrechner:

Paul, Julian, Fritz und Thomas möchten zusammen Tennis spielen. Wie viele Möglichkeiten für Zweierteams gibt es (Die Reihenfolge der Nominierung der Spieler in den Teams ist egal)?

Hierbei gibt es ja 4 über 2 Möglichkeiten, also den Binomialkoeffizienten (4 2). Hier verwenden wir nCr, da die Reihenfolge nicht berücksichtigt wird. Es ist also egal, ob für ein Zweierteam zuerst der eine Spieler oder erst der andere Spieler nominiert wird.

4 nCr 2 = 6

Beispiel zur Verwendung der „nPr“-Tase im Taschenrechner:

Paul (1), Julian (2), Fritz (3) und Thomas (4) möchten zusammen Tennis spielen. Es werden Zweierteams gebildet. Beide Nummern der Spieler bilden zusammen eine zweistellige Zahlenfolge (Beispiel: Paul (1), Julian (2) = 12 ≠ Julian (2), Paul (1) = 21). Wie viele verschiedene Zahlenfolgen gibt es?

4 nPr 2 = 12

rechnen, Zahlen, Logik, Mathematiker, Statistik, Stochastik, Taschenrechner, Wahrscheinlichkeit, Binomialverteilung, Kombinatorik

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