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Freistetters Formelwelt: Mathematische Neujahrvorsätze für das Jahr 2024

Das Jahr ist noch jung, aber aus mathematischer Sicht bietet es schon jetzt jede Menge Möglichkeiten der Unterhaltung. Zum Beispiel mit einem Spiel.
Hell leuchtende Wunderkerzen
Haben Sie Vorsätze fürs neue Jahr? Hier finden Sie ein paar Ideen.

Es dauert ja immer ein wenig, bis man sich im Januar daran gewöhnt hat, beim Datum eine neue Jahreszahl schreiben zu müssen. Deswegen kann es vielleicht ganz hilfreich sein, sich ein paar der spannenden Eigenschaften der Zahl 24 anzusehen, um schneller damit vertraut zu werden.

Neben vielen anderen Besonderheiten ist die 24 die sechste hochzusammengesetzte Zahl. Um zu verstehen, was das bedeutet, müssen wir uns diese Formel ansehen:

Es handelt sich um die so genannte Teileranzahlfunktion, die – wenig überraschend – die Anzahl der Teiler einer Zahl angibt. Jede positive und natürliche Zahl lässt sich als Produkt ihrer Primfaktoren schreiben. In unserem Fall wäre das 24 = 2·2·2·3 beziehungsweise 24 = 23·3. Die Exponenten in der letzten Darstellung entsprechen den Faktoren ck in der obigen Formel. Für n = 24 erhalten wir also (3+1)·(1+1) = 8. Die Zahl 24 hat also acht Teiler. Man kann leicht überprüfen, dass das korrekt ist: 24 lässt sich durch 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 und 24 ohne Rest dividieren. Und weil die 24 die kleinste Zahl mit acht Teilern ist, wird sie »hochzusammengesetzte Zahl« genannt.

Das ist aus zahlentheoretischen Gründen interessant und einer der Gründe dafür, warum die 24 – trotz des auf der Zahl 10 basierenden Dezimalsystems – in unserem Leben immer noch so eine wichtige Rolle spielt, etwa bei der Uhrzeit oder den geografischen Angaben von Länge und Breite. Es ist äußerst praktisch, wenn man etwa die Dauer eines Tags leicht halbieren, vierteln, und so weiter kann; mit den vielen Teilern von 24 lassen sich aber auch noch andere Dinge anstellen.

Spielerische Mathematik

Zum Beispiel spielen: Gegeben sind vier (üblicherweise einstellige) Zahlen, die man durch kreativen Einsatz der vier Grundrechenarten und dem Setzen von Klammern zu 24 kombinieren soll. Aus 1, 2, 3 und 5 kann man etwa (1+2)·(5+3)·= 3·8 = 24 machen. Etwas schwieriger ist die Aufgabe für 1, 3, 4 und 6. Hier muss man schon etwas länger nachdenken um auf 6⁄(1−¾) = 24 zu kommen. Nicht jede Kombination ist lösbar, was im Fall von 1, 1, 1, 1 sofort deutlich wird. Man kann die Regeln natürlich anpassen, um andere arithmetische Operationen zuzulassen. Dann könnte man (1+1+1+1)! = 24 rechnen.

Aber auch die simple Version hat ihren Reiz. Das Spiel lässt sich mit normalen Spielkarten umsetzen, man entfernt dann einfach Buben, Damen und Könige und das Ass steht für die Eins. Man könnte ebenso Zahlen bis zwölf zulassen und alle Spielkarten oder zwei Würfel benutzen. Außerdem gibt es speziell für dieses Spiel gefertigte Karten, es gibt Onlineversionen mit Zufallsgeneratoren, und so weiter. Der Fantasie sind hier kaum Grenzen gesetzt.

Die legendärsten mathematischen Kniffe, die übelsten Stolpersteine der Physikgeschichte und allerhand Formeln, denen kaum einer ansieht, welche Bedeutung in ihnen schlummert: Das sind die Bewohner von Freistetters Formelwelt.
Alle Folgen seiner wöchentlichen Kolumne, die immer sonntags erscheint, finden Sie hier.

Die Beschäftigung mit dem Spiel kann genutzt werden, um sich auf den »Internationalen Tag der Mathematik« vorzubereiten. Er findet, organisiert von der Internationalen Mathematischen Union, jedes Jahr am 14. März statt. Das Datum wurde gewählt, weil es zumindest im US-amerikanischen System als 3/14 geschrieben wird und damit der Zahl Pi ähnelt.

Überall auf der Welt werden dann Veranstaltungen organisiert, die Menschen Mathematik näherbringen sollen. Jedes Jahr gibt es eine »Challenge«: 2020 sollten Videos zum Thema »Mathematik ist überall« erstellt werden; 2021 wurde nach Postern zum Motto »Mathematik verbessert die Welt« gefragt, 2022 waren Bilder und 2023 mathematische Comics an der Reihe. Für das Jahr 2024 hat man sich für das Thema »Spiele mit Mathematik« entschieden. Das ist durchaus absichtlich mehrdeutig gemeint: Es geht nicht nur um mathematische Spiele wie das mit der Zahl 24. Sondern vor allem auch darum, mit der Mathematik selbst zu spielen, zu experimentieren und neue Dinge zu entdecken. Wer also noch keinen Neujahrsvorsatz hat, kann es ja damit probieren.

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