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Hemmes mathematische Rätsel: In welchen Zahlensystemen ist die Zahl eine Schnapszahl?

Schnaps

Simone Falk-Hiller wurde 1966 in Bremen geboren. Sie ist Betriebswirtin und Programmiererin, arbeitet als Lehrbeauftragte an der Lüneburger Universität Leuphana und bietet an Volkshochschulen Programmierkurse an. Und sie erfindet Denksportaufgaben. Das heutige Rätsel, das Simone Falk-Hiller mir im Januar 2022 geschickt hat, ist ihre Erfindung.

Schnapszahlen sind natürliche Zahlen, die mindestens zweistellig sind und deren Ziffern alle gleich sind. Im Dezimalsystem sind beispielsweise die berühmte Zahl des Tieres 666 aus der Bibel und das Jahr 333 der berühmten Alexanderschlacht in Issos Schnapszahlen, die beinahe ebenso berühmte Zahl 42 aus dem Roman »Per Anhalter durch die Galaxis« ist jedoch keine Schnapszahl. Auch die Zahl 80 ist im Dezimalsystem keine Schnapszahl, wohl jedoch in einigen anderen Zahlensystemen. Welche Zahlensysteme sind das?

Hat eine Schnapszahl in einem Zahlensystem mit der Basis b genau n Ziffern der Größe z und beträgt ihr dezimaler Wert 80, so gilt zbn – 1 + zbn – 2 + … + zb2 + zb + z = 80. Dabei muss z < b sein. Die Gleichung lässt sich zu bn – 1 + bn – 2 + … + b2 + b = 80/z – 1 umformen. Da die linke Seite der Gleichung positiv und ganzzahlig ist, muss es auch die rechte sein. Folglich ist z ein Teiler von 80 und kann darum nur den Wert 1, 2, 4, 5, 8, 10, 16, 20 oder 40 haben, wodurch die rechte Gleichungsseite zu 79, 39, 19, 15, 9, 7, 4, 3 oder 1 wird. Nehmen wir zunächst einmal an, n sei 2. Dann vereinfacht sich die Gleichung zu b = 80/z – 1. Für z ≤ 8 ist b > z, und man erhält die Schnapszahlen 1179, 2239, 4419, 5515 und 889. Mit n = 3 wird die obige Gleichung zu b(b + 1) = 80/z – 1. Die linke Gleichungsseite ist das Produkt zweier aufeinander folgender Zahlen, was aber für keine der möglichen Zahlen der rechten Gleichungsseite zutrifft. Somit gibt es keine dreistelligen Schnapszahlen. Bei n > 3 muss b < 4 sein, denn 11114 = 85 ist bereits größer als 80. Die wenigen Möglichkeiten, die nun noch in Frage kommen, kann man schnell durchprobieren, und man findet als einzige weitere Schnapszahl 22223.

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