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Hi :)


Die Aufgabenstellung ist folgende:

Bestimme die kleinste natürliche Zahl so, dass ihre Hälfte eine Quadratzahl ist, ihr Drittel eine dritte Potenz ist und ihr Fünftel eine fünfte Potenz ist.


Hat jemand einen guten Ansatz, meine Überlegungen führen zu ERROR 404


Danke schon im Voraus

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Hallo,

meine Überlegungen führen zu ERROR 404

Überlegungen, die zu diesem Fehler führen sind keine Überlegungen, sondern ist höchstens ein Suchen ;-)

Ist eigentlich hier mal ausnahmsweise \(0 \in \mathbb N\)? Ok - das wäre zu einfach.


Diese gesuchte Zahl \(x\) muss nach der letztgenannten Bedingung die Form $$x = a^5 \cdot 5, \quad a \in \mathbb N$$haben. Zudem soll das Drittel eine dritte Potenz sein - heißt auch \(3 \mid a\), und da ein Teiler selten allein kommt$$x = 3^5 \cdot \left( \frac{a}{3} \right)^5 \cdot 5 = 3^5 \cdot b ^5 \cdot 5, \quad a = 3b, \space b \in \mathbb N \\ \frac x3 = 3^4 \cdot b^5 \cdot 5 = c^3, \quad c \in \mathbb N$$D.h. in \(b\) muss die \(5\) und auch die \(3\) enthalten sein! Ich setzte \(b=15d\) und erhalte$$\frac x3 = 3^4 \cdot 15^5 \cdot d^5 \cdot 5 = 3^9 \cdot 5^6 \cdot d^5 = c^3, \quad d \in \mathbb N $$das geht wohl nur gut, wenn \(d\) selbst eine Kubikzahl ist. \(x\) soll auch gerade sein, folglich \(2 \mid d\) - und das kleinst mögliche \(d\) wäre dann \(d=2^3=8\). Gibt $$x = 3^{10} \cdot 5^6 \cdot 2^{15} = 3^{2 \cdot 5} \cdot 5^{2 \cdot 3} \cdot 2^{3 \cdot 5}$$dass \(x/2\) eine Quadratzahl ist, sieht man sofort :)$$x = 30233088000000$$ Gute Nacht


Alternative Vorgehensweise:

mit Kenntnis der Lösung lässt sich das eleganter formulieren: Aus der Existenz einer Hälfte, eines Drittels und eines Fünftels der gesuchten Zahl \(x\) folgt \(2 \cdot 3 \cdot 5 \mid x\). Es gibt keinen Grund anzunehmen, dass weitere Primfaktoren existieren. Folglich ist $$x = 2^k \cdot 3^l \cdot 5^m, \quad k,l,m \in \mathbb N$$und es muss gelten $$(k \equiv 1 \mod 2) \land  ( l \equiv 0 \mod 2 )\land (m \equiv 0 \mod 2) \\ (k \equiv 0 \mod 3) \land  ( l \equiv 1 \mod 3 )\land (m \equiv 0 \mod 3) \\ (k \equiv 0 \mod 5) \land  ( l \equiv 0 \mod 5 )\land (m \equiv 1 \mod 5) $$Somit ist \(k=3\cdot 5\), \(l = 2 \cdot 5\) und \(m= 2 \cdot 3\)

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... jetzt ist mir doch noch was eingefallen

Hallo Werner,

schade, dass du gerade von der anderen Seite (5. Potenz) angefangen hast. Wenn man erst mal nur die 2 und die 3 einbezieht, dann ist

z=29*34=2*(24*32)2 = 3*(23*3)3 .

Da müssen jetzt noch viele Faktoren 5 dazu.

Deren Anzahl muss

- bei Teilung durch 5 den Rest 1 lassen

- durch 2 teilbar sein

- durch 3 teilbar sein.

Alllerdings müssen auch die Anzahlen der Faktoren 2 und 3 jeweils  durch 5 teilbar sein, dazu muss man den Exponenten der Basis 2 von 9 auf 15 und den Exponenten der Basis 3 von 4 auf 10 erhöhen.

Mit z=215*310 *56 gilt

z=2*(27*35*53)2 = 3*(25*33*52)3 =5(23*32*5) .

schade, dass du gerade von der anderen Seite (5. Potenz) angefangen hast

Na - ich dachte: das Schwierigste zuerst. Aber im Grunde ist es doch egal, siehe oben: ich habe meine Antwort um die 'Alternative Vorgehensweise' erweitert.

Als ich gestern anfing, die Antwort zu schreiben, kannte ich die Lösung noch nicht. Ich kam in meiner ersten Version zu dem Schluß, dass gar keine Lösung existiert! Das habe ich dann aber korrigiert ;-)

...und mich hast du verunsichert, da ich kurzzeitig glaubte, meinen Anfang mit 2 und 3 dann bei 5 nicht fortsetzen zu können.
Dann ging es mir aber ähnlich wie dir.

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meine Überlegungen führen zu ERROR 404

Das ist ein Widerspruch in sich. Hattest du Überlegungen oder hast du ein technisches Gerät befragt?


Ich fasse mal in Gleichungen:

z=2a²

z=3b³

z=5c5 .

Daraus folgt z.B.

2a²=3b³.

Damit muss b³ gerade sein und damit muss auch b gerade sein.

a² muss durch 3 teilbar sein, damit muss auch a durch 3 teilbar sein.

z=2a² muss also mindestens durch 18 teilbar sein, z=3b³ muss sogar durch 24 teilbar sein.

Wegen des kgV muss z sogar durch 72 teilbar sein.

Nun beziehe die dritte Bedingung ein.

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