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Hemmes mathematische Rätsel: Welche Zahl ist gesucht?

Eine 3D-Darstellung von bunten, dreidimensionalen Zahlen, die dicht nebeneinander in verschiedenen Höhen angeordnet sind. Die Zahlen sind in lebhaften Farben wie Blau, Gelb, Orange und Grün gehalten und erzeugen einen dynamischen, strukturierten Effekt. Die Perspektive des Bildes verleiht den Zahlen Tiefe und Dimension, was den Eindruck eines komplexen, numerischen Musters verstärkt.

Im September 2025 stellte der damals 12-jährige Schüler Jonas Milde aus Aachen den Leserinnen und Lesern der Aachener Zeitung die folgendes Rätsel.

Die Größen A, B, C, D, E, F, G und H in den Kreisen des Schiffchens sind positive ganze Zahlen. Sind zwei direkt benachbarte Kreise durch eine Linie miteinander verbunden, haben die beiden Zahlen in ihnen einen oder mehrere gemeinsame Teiler. Zwei Zahlen in Kreisen, zwischen denen es keine direkte Verbindungslinie gibt, haben auch keine gemeinsamen Teiler. Die 1 zählt dabei nicht als Teiler. Die gemeinsamen Teiler zweier Zahlen werden nun an die jeweilige Verbindungslinie geschrieben. Wäre beispielsweise A = 6 und C = 12, müsste man die gemeinsamen Teiler 2, 3 und 6 an die Verbindungslinie zwischen A und C schreiben. Anschließend werden alle Teiler an allen Verbindungslinien zur Teilersumme T addiert. Was ist der kleinste Wert, den T haben kann?

Die positiven ganzen Zahlen in den Kreisen heißen Kreiszahlen und Zahlen in zwei Kreisen, die durch eine Linie direkt miteinander verbunden sind, benachbarte Kreiszahlen. Wir lassen zunächst einmal den Mast und die beiden Segel des Schiffchens fort und betrachten nur seinen Rumpf. Damit die Summe der gemeinsamen Teiler zweier benachbarter Kreiszahlen möglichst klein wird, sollte es nur einen gemeinsamen Teiler geben, und der sollte möglichst klein sein. Der kleinste gemeinsame Teiler zweier Zahlen ist ihr kleinster gemeinsamer Primfaktor. An den sieben Linien des Schiffsrumpfs müssen verschiedene Primzahlen stehen, weil sonst weitere Kreiszahlpaare gemeinsame Teiler hätten, was aber nicht sein darf. Somit ist die kleinstmögliche Teilersumme des Schiffsrumpfs 2 + 3 + 5 + 7 + 11 + 13 + 17 = 58. In welcher Reihenfolge diese Primzahlen auf die Linien verteilt werden, spielt dabei keine Rolle. Nehmen wir nun den Mast und die Segel hinzu. Die beiden Kreiszahlenpaare (C, A) und (C, D) dürfen durchaus gemeinsame Teiler haben. Das hat zwar zur Folge, dass dann auch das Paar (A, D) gemeinsame Teiler hat, aber dies ist ja wegen der Linie zwischen A und D gefordert. Ebenfalls dürfen die beiden Kreiszahlenpaare (E, A) und (E, D) gemeinsame Teiler haben. Ist 2 der kleinste Primfaktor der beiden Paare (C, A) und (C, D) und 3 der der Paare (E, A) und (E, D), so hat das Paar (A, D) die Teiler 2, 3 und 6. Die kleinstmögliche Teilersumme des gesamten Schiffchens ist somit T = 58 + 2 + 3 + (2 + 3 + 6) = 74. Das Bild zeigt eine Möglichkeit, wie die Kreiszahlen und die Teiler für die minimale Teilersumme aussehen können.

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