Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8

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Binär aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 226 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 226 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

226 = 128 + 98
= 128 + 64 + 34
= 128 + 64 + 32 + 2

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

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 226 = (1110.0010)2

Dezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (111.1001)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:

(111.1001)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 0⋅4 + 1⋅8 + 1⋅16 + 1⋅32 + 1⋅64= 121

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (111.1001)2 = 121

ggT mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 135 und 72.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

135
= 3 ⋅ 45
= 3 ⋅ 3 ⋅ 15
= 3 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5

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

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:

3 ⋅ 3(die 3 kommt sowohl in 135 als auch 72 insgesamt 2 mal vor)

Da 3 ⋅ 3 = 9 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 9 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 135 und 72 ist somit :
ggT(135,72) = 9

kgV mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 56 und 30.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

56
= 2 ⋅ 28
= 2 ⋅ 2 ⋅ 14
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 7

30
= 2 ⋅ 15
= 2 ⋅ 3 ⋅ 5

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 56 insgesamt 3 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3(die 3 kommt in 30 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5(die 5 kommt in 30 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 7(die 7 kommt in 56 insgesamt 1 mal vor)

In 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 7 = 840 sind nun alle Primteiler von 56 und alle Primteiler von 30 enthalten. Also ist 840 ein Vielfaches von 56 und 30. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 56 oder 30 fehlen.

Das kleinste gemeinsame Vielfache von 56 und 30 ist somit :
kgV(56,30) = 840

ggT mit Euklid' schem Algor.

Beispiel:

Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 117 und 30.

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Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 117 und 30

=>117 = 3⋅30 + 27
=>30 = 1⋅27 + 3
=>27 = 9⋅3 + 0

also gilt: ggt(117,30)=3

Binär und Dezimal aus Hexdezimal

Beispiel:

Gib die Zahl (D)16 sowohl im Dezimal- als auch im Binärsystem an.

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Als Binärzahl

Jede Ziffer im Hexadezimalsystem kann in einen 4-er-Block im Binärsystem umgewandelt werden. Dazu zerlegen wir den Wert einfach als Summe der 2-er-Potenzen 8,4,2 und 1:

(D)16 = 13 = 8 + 4 + 1 = 1⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1 = (1101)2

Diese binären 4-er-Blöcke können dann einfach hintereinander gesetzt werden.

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von (D)16 = (1101)2

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:

(1101)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 1⋅4 + 1⋅8= 13

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1101)2 = 13

alle Teiler einer Zahl

Beispiel:

Bestimme alle Teiler von 40 an:

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Wir suchen alle Teiler von 40. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.

Wenn eine Zahl ein Teiler von 40 ist, teilen wir 40 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 40 ergeben).

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

1 ist Teiler von 40, denn 40 = 1 ⋅ 40, also ist auch 40 ein Teiler.

2 ist Teiler von 40, denn 40 = 2 ⋅ 20, also ist auch 20 ein Teiler.

3 ist kein Teiler von 40, denn 40 = 3 ⋅ 13 + 1.

4 ist Teiler von 40, denn 40 = 4 ⋅ 10, also ist auch 10 ein Teiler.

5 ist Teiler von 40, denn 40 = 5 ⋅ 8, also ist auch 8 ein Teiler.

6 ist kein Teiler von 40, denn 40 = 6 ⋅ 6 + 4.

Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil ja 7 kein kleinerer, sondern nur ein größerer Teiler sein könnte
- schließlich ist 7 ⋅ 7 = 49 > 40, aber die größeren Teiler haben wir ja bereits alle bei den kleineren mit erhalten.

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

Teilbarkeitsregeln rückwärts

Beispiel:

Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 8⬜4 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 ⬜4.

Da an der letzten Stelle eine 4 steht, muss an der vorletzten Stelle eine gerade Zahl (also 0, 2, 4, 6 oder 8) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 04, 24, 44, 64, 84 durch 4 teilbar sind).

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

0: Dann wäre die Zahl 804, für die Quersumme gilt dann: 8 + 0 + 4 = 12, also durch 3 teilbar.

2: Dann wäre die Zahl 824, für die Quersumme gilt dann: 8 + 2 + 4 = 14, also nicht durch 3 teilbar.

4: Dann wäre die Zahl 844, für die Quersumme gilt dann: 8 + 4 + 4 = 16, also nicht durch 3 teilbar.

6: Dann wäre die Zahl 864, für die Quersumme gilt dann: 8 + 6 + 4 = 18, also durch 3 teilbar.

8: Dann wäre die Zahl 884, für die Quersumme gilt dann: 8 + 8 + 4 = 20, also nicht durch 3 teilbar.

Die möglichen Ziffern sind also 0 und 6.

Summe von Primzahlen

Beispiel:

Schreibe 25 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 25 bilden:

2 + 23 = 25, dabei ist 23 auch eine Primzahl

2 und 23 wären also zwei Primzahlen mit 2 + 23 = 25

Primfaktorzerlegung

Beispiel:

Bestimme die Primfaktorzerlegung von 54 :

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 54 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:

54
= 2 ⋅ 27
= 2 ⋅ 3 ⋅ 9
= 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 3