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Quadratparkettierung
Adventskalender 2012

 Im Bild sieht man die Skizze eines Parketts, überlappungs- und lückenfrei gelegt aus elf Quadraten - am Rand entstehen ausschließlich gerade Linien.

Quadrate

Wenn das kleinste Quadrat die Kantenlänge 9 cm hat, welche Fläche überdeckt dann das ganze gezeigte Parkett aus den elf Quadraten?

Anzugeben ist der genaue Wert in Quadratzentimeter. Eine Herleitung oder Begründung ist nicht erforderlich. 



Lösung

Man kann sich sukzessive die Kantenlängen der Quadrate erarbeiten, wenn man mindestens eine weitere Variable einführt.

Die Ergebnisse einer möglichen schrittweisen Ermittlung ist im nachfolgenden Bild zu sehen: Als Variable wurde hier x eingeführt, das angibt, um wie viel das zweit-kleinste Quadrat größer ist als das Kleinste.

Quadrat Loesung

Rechnet man an der Oberkante die Kantenlängen der einzelnen Quadrate zusammen, so erhält man 72+15x. An der Unterkante erhält man entsprechend 135+6x. Auf Grund der rechten Winkel der Quadrate ist klar, dass die Gesamtparkettfläche die Form eines Rechtecks hat. Damit müssen die Länge der Ober- und die der Unterkante gleich sein. Setzt man die obigen Terme gleich, erhält man für x den Wert 7 (cm).

Damit ist die Parkettfläche 177 cm breit.

Nun darf man nicht darauf hereinfallen, das Gesamtgebilde wäre auch ein Quadrat. Die Summe der Einzelkantenlängen ergibt links 99+11x, was mit x=7 176 (cm) ergibt.

Die Fläche ist damit 31152 Quadratzentimeter groß.

Das Gebilde ist sehr interessant: Es ist nicht leicht, ein Rechteck zu finden, das sich komplett in verschiedene Quadrate zerlegen lässt - die Aufgabe ist schon lange bekannt, erst 1925 aber zum ersten mal gelöst worden.

Die obige Zerlegung stellte 1998 anläßlich des Internationalen Mathematik-Kongresses in Berlin das Hauptmotiv auf einer Briefmarke der Deutschen Bundespost:

Briefmarke

Vierfarbensatz und die Zahl Pi sind weitere Motive der Briefmarke - manche behaupten, auch der Wert 110 sei mathematisch motiviert, da sich 110 auf drei verschiedene Arten als Summe dreier verschiedener Quadrate darstellen lässt (viel Spaß beim Suchen).



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Rätselinfos
Schwierigkeitsstufe:
(20 von 100)
Eingestellt von:
Martini Markus (Staatliches Gymnasium Pullach)  


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