Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8

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Binär aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 296 im Binärsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 296 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

296 = 256 + 40
= 256 + 32 + 8

= 1⋅256 + 0⋅128 + 0⋅64 + 1⋅32 + 0⋅16 + 1⋅8 + 0⋅4 + 0⋅2 + 0⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 296 = (1.0010.1000)2

Dezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (1010.0101)2 im Dezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(1010.0101)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 1⋅4 + 0⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32 + 0⋅64 + 1⋅128= 165

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1010.0101)2 = 165

ggT mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 100 und 140.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

100
= 2 ⋅ 50
= 2 ⋅ 2 ⋅ 25
= 2 ⋅ 2 ⋅ 5 ⋅ 5

140
= 2 ⋅ 70
= 2 ⋅ 2 ⋅ 35
= 2 ⋅ 2 ⋅ 5 ⋅ 7

Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:

2 ⋅ 2(die 2 kommt sowohl in 100 als auch 140 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 5(die 5 kommt sowohl in 100 als auch 140 insgesamt 1 mal vor)

Da 2 ⋅ 2 ⋅ 5 = 20 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 20 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.

Unser größter gemeinsamer Teiler von 100 und 140 ist somit :
ggT(100,140) = 20

kgV mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 72 und 70.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

72
= 2 ⋅ 36
= 2 ⋅ 2 ⋅ 18
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 9
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3

70
= 2 ⋅ 35
= 2 ⋅ 5 ⋅ 7

Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:

2 ⋅ 2 ⋅ 2(die 2 kommt in 72 insgesamt 3 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3(die 3 kommt in 72 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5(die 5 kommt in 70 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 7(die 7 kommt in 70 insgesamt 1 mal vor)

In 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 7 = 2520 sind nun alle Primteiler von 72 und alle Primteiler von 70 enthalten. Also ist 2520 ein Vielfaches von 72 und 70. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 72 oder 70 fehlen.

Das kleinste gemeinsame Vielfache von 72 und 70 ist somit :
kgV(72,70) = 2520

ggT mit Euklid' schem Algor.

Beispiel:

Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 150 und 195.

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Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 150 und 195

=>150 = 0⋅195 + 150
=>195 = 1⋅150 + 45
=>150 = 3⋅45 + 15
=>45 = 3⋅15 + 0

also gilt: ggt(150,195)=15

Binär und Hexdezimal aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 293 sowohl im Binär- als auch im Hexdezimalsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 293 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

293 = 256 + 37
= 256 + 32 + 5
= 256 + 32 + 4 + 1

= 1⋅256 + 0⋅128 + 0⋅64 + 1⋅32 + 0⋅16 + 0⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 293 = (1.0010.0101)2

Um die Zahl 293 als Hexadzimalzahl auszugeben, gibt es zwei Möglichkeiten:

Theoretisch könnte man 293 wieder als Summe von 16er-Potenzen zerlegen und so die Koeffizienten vor den 16er-Potenzen als Hexadezimalzahl erhalten.

Wenn man bereits die Binärzahl hat, gibt es aber einen schnelleren Weg;

Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:

(1)2 = 1⋅1 = 1 = (1)16

(0010)2 = 0⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1 = 2 = (2)16

(0101)2 = 0⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1 = 5 = (5)16

Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1.0010.0101)2 = (125)16

alle Teiler einer Zahl

Beispiel:

Bestimme alle Teiler von 80 an:

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Wir suchen alle Teiler von 80. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.

Wenn eine Zahl ein Teiler von 80 ist, teilen wir 80 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 80 ergeben).

Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.

1 ist Teiler von 80, denn 80 = 1 ⋅ 80, also ist auch 80 ein Teiler.

2 ist Teiler von 80, denn 80 = 2 ⋅ 40, also ist auch 40 ein Teiler.

3 ist kein Teiler von 80, denn 80 = 3 ⋅ 26 + 2.

4 ist Teiler von 80, denn 80 = 4 ⋅ 20, also ist auch 20 ein Teiler.

5 ist Teiler von 80, denn 80 = 5 ⋅ 16, also ist auch 16 ein Teiler.

6 ist kein Teiler von 80, denn 80 = 6 ⋅ 13 + 2.

7 ist kein Teiler von 80, denn 80 = 7 ⋅ 11 + 3.

8 ist Teiler von 80, denn 80 = 8 ⋅ 10, also ist auch 10 ein Teiler.

Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil ja 9 kein kleinerer, sondern nur ein größerer Teiler sein könnte
- schließlich ist 9 ⋅ 9 = 81 > 80, aber die größeren Teiler haben wir ja bereits alle bei den kleineren mit erhalten.

Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 80:
1, 2, 4, 5, 8, 10, 16, 20, 40, 80

Teilbarkeitsregeln rückwärts

Beispiel:

Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 43⬜ sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.

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Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also 3⬜.

Bei den 30er-Zahlen muss ja 2 oder 6 an der Einerstelle stehen, weil eben nur 32, 36 durch 4 teilbar sind.

Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.

2: Dann wäre die Zahl 432, für die Quersumme gilt dann: 4 + 3 + 2 = 9, also durch 3 teilbar.

6: Dann wäre die Zahl 436, für die Quersumme gilt dann: 4 + 3 + 6 = 13, also nicht durch 3 teilbar.

Die einzige mögliche Ziffer ist also 2.

Summe von Primzahlen

Beispiel:

Schreibe 40 als Summe von zwei Primzahlen:

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 40 bilden:

2 + 38 = 40, dabei ist 38 aber keine Primzahl

3 + 37 = 40, dabei ist 37 auch eine Primzahl

3 und 37 wären also zwei Primzahlen mit 3 + 37 = 40

Primfaktorzerlegung

Beispiel:

Bestimme die Primfaktorzerlegung von 88 :

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 88 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:

88
= 2 ⋅ 44
= 2 ⋅ 2 ⋅ 22
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 11