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Hemmes mathematische Rätsel: Wie groß ist der Winkel höchstens?

Ein rechtwinkliges Dreieck mit rotem Rand. Die Katheten sind mit "A" und "BC" beschriftet. Die Hypotenuse ist mit der Formel "\(\sqrt{\text{DEF}}\)" gekennzeichnet. Der rechte Winkel ist grün hervorgehoben.

Der Mathematik-und-Physik-Lehrer Bernd Bultmann wurde 1955 in Diepholz in Niedersachsen geboren und unterrichtete bis zu seinem Renteneintritt 2022 an der Zinzendorfschule Tossens, einem kleinen Privatgymnasium an der Nordseeküste. Er ist ein sehr umtriebiger Mann: Musiker, Karnevalist, Bumerangexperte, Geocacher und Kochbuchautor. Bultmann ist auch ein begeisterter Denksportler und hat unzählige mathematische Knobeleien erdacht. Das heutige Rätsel hat er am 21. Mai 2025 in einem Knobelforum veröffentlicht, sie ist eine Variante eines Problems des Amerikaners Thomas Derstein.

A, BC und DEF sind eine ein-, eine zwei- und eine dreistellige Zahl, wobei A, B, C, D, E und F sechs verschiedene Dezimalziffern sind, unter denen aber nicht die 0 vorkommen darf. Außerdem sind A, BC und √DEF die Seitenlängen eines rechtwinkligen Dreiecks. Wie groß kann der grün markierte Winkel höchstens sein?

Nach dem Satz des Pythagoras gilt für das rechtwinklige Dreieck A2 + BC2 = DEF. Der grün markierte Winkel α ist dann am größten, wenn tan α = A/BC am größten ist. Dazu sollte A möglichst groß und BC möglichst klein sein. Der Maximalwert für A/BC ist 9/12. Dann ist allerdings DEF = 92 + 122 = 225, und die Ziffer 2 kommt dreimal vor, was aber nicht erlaubt ist. Erhöht man nun Schritt für Schritt BC, findet man mit A = 9, BC = 24 und DEF = 657 erstmals eine mögliche Lösung. Dabei ist A/BC = 9/24 = 0,375. Bei A = 8 müsste für eine bessere Lösung 8/BC > 9/24 oder BC ≤ 21 sein.

Probiert man die Werte systematisch durch, findet man mit A = 8, B = 19 und DEF = 425 eine etwas bessere mögliche Lösung: A/BC = 8/19 ≈ 0,421. Bei A = 7 müsste für eine bessere Lösung 7/BC > 8/19 oder BC ≤ 16 sein. Probiert man die Zahlen durch, findet man aber keine bessere Lösung. Für A = 6 muss für mögliche bessere Lösungen BC ≤ 14 sein, aber es gibt auch in dem Bereich keine besseren Lösungen. Für alle A ≤ 5 liegt die Obergrenze für BC unter 12. Somit kann es keine besseren möglichen Lösungen mehr geben. Folglich ist der Höchstwert für tan α = 8/19 und der größtmögliche Winkel α = arctan 8/19 ≈ 22,8°.

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