Hemmes mathematische Rätsel: Wie viele Blüten hat der Geld-Strauß?

Der Mathematiker, Physiker und Bauingenieur Karl Jakob Dienst aus Aachen wurde 1943 in Flörsheim am Main geboren. Von 1983 bis zum Eintritt in seinen Ruhestand lehrte er Mathematik an der FH Aachen. Karl Jakob Dienst starb am 30. April 2025. Wenige Wochen vor seinem Tod erhielt ich von ihm das folgende kleine Münzproblem.
Opa möchte seinem Enkel zum Geburtstag einen Geldbetrag schenken. Damit das Geschenk hübsch aussieht, soll es ein »Blumenstrauß« sein, dessen Blüten aus auf eine Karte geklebten Münzen im Gesamtwert von genau 50 Euro bestehen. Einige Blüten sind sechs-, die anderen achtblättrig. Eine sechsblättrige Blüte besteht aus sieben gleichen Münzen, von denen eine Münze in der Mitte sitzt und von den sechs anderen Münzen umringt wird. Bei einer achtblättrigen Blüte liegt um eine Zwei-Euro-Münze ein Ring von acht Ein-Cent-Münzen. Die acht Münzen des Rings können die Zwei-Euro-Münze nicht alle gegenseitig berühren, denn dazu ist sie um eine Winzigkeit zu klein, aber das fällt auf der Karte gar nicht auf. Wie viele Blüten hat der Strauß mindestens, und wie viele Münzen sind dazu erforderlich?
Um Nachkommastellen zu vermeiden, rechnen wir alle Geldbeträge in Cent. Da eine sechsblättrige Blüte aus sieben gleichen Münzen besteht, ist ihr Wert ein Vielfaches von 7. Nimmt man von allen sechsblättrigen Blüten jeweils eine Münze und addiert ihre Werte, erhält man m. Der Gesamtwert aller sechsblättrigen Blüten ist deshalb 7m. Zu den sechsblättrigen Blüten kommen noch n achtblättrige Blüten, von denen jede 208 Cent wert ist. Somit gilt für den Geldbetrag auf der Karte 7m + 208n = 5000, was man zu m = (5000 – 208n)/7 umformen kann. Weil der Zähler des Bruches nicht negativ werden darf, kann n nur aus dem Bereich von 0 bis 24 kommen. Außerdem muss sich der Bruch zu einer ganzen Zahl kürzen lassen. Dies ist nur für n = 6, 13 und 20 möglich und ergibt m = 536, 328 und 120. Einen Betrag von 536 Cent kann man nicht mit weniger als den folgenden sieben Münzen bilden: 200 + 200 + 100 + 20 + 10 + 5 + 1 = 536. Insgesamt benötigt man für die 50 Euro auf der Karte für die erste Möglichkeit 7 · 7 + 6 · 9 = 103 Münzen und 13 Blüten. Die Möglichkeiten n = 13 und n = 20 brauchen wir nicht weiter zu untersuchen, da beide zu mehr als 13 Blüten führen. Folglich ist die erste Möglichkeit mit 13 Blüten und 103 Münzen die gesuchte Lösung.
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Eine Übersicht über alle Matherätsel finden Sie unter https://www.spektrum.de/raetsel/. Viel Spaß beim Weiterknobeln!
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