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Hemmes mathematische Rätsel: Wie viele Lösungen gibt es?

Bild zum Rätsel

Anfang 2023 stellte Gundula Kronen aus Aachen den Leserinnen und Lesern der Aachener Zeitung folgende Kopfnuss: Setzen Sie in die 16 Felder eines 4×4-Rasters je dreimal die Buchstaben A, B, C und D und viermal den Buchstaben E, und zwar so, dass in keiner Spalte, in keiner Zeile und in keiner Diagonalen ein Buchstabe mehrfach vorkommt. Dies soll nicht nur für die langen vierfeldigen Diagonalen gelten, sondern auch für die kurzen drei- und zweifeldigen.

Damit man die vier E in dem Raster so unterbringen kann, dass keine Zeile und keine Spalte mehr als ein E enthält, muss in jeder Zeile und in jeder Spalte genau ein E stehen. Dafür gibt es nur eine einzige Möglichkeit, wenn man das spiegelbildliche Muster nicht als verschieden zählt. Auf den noch vollständig freien langen Diagonalen müssen die vier Buchstaben A, B, C und D jeweils einmal vorkommen. Da es jeden der Buchstaben A, B, C und D dreifach gibt, sind sie alle gleichwertig. Alle Permutationen der vier Buchstaben können also vorkommen. Der Einfachheit halber wählen wir für die lange Diagonale von oben links nach unten rechts A, B, C und D. Nun kann man leicht überprüfen, dass es für die restlichen Buchstaben nur eine einzige mögliche Anordnung gibt. Die vier Buchstaben auf der Hauptdiagonalen lassen sich auf 4! = 24 verschiedene Weisen anordnen. Man kann das Quadrat aber noch um 90°, 180° und 270° drehen, wodurch man Lösungen erhält, die in den 24 Lösungen bereits enthalten sind. Somit gibt es insgesamt nur 24/4 = 6 Lösungen.

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