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Hemmes mathematische Rätsel: Welche besondere Zahlenmenge ist gesucht?

Ganz viele Zahlen

Eine Menge besteht aus zehn verschiedenen Zahlen, die weder ganzzahlig noch positiv zu sein brauchen. Höchstens wie viele dieser zehn Zahlen können jeweils das Produkt der anderen neun Zahlen sein?

Es ist leicht, Mengen von zehn Zahlen zu finden, von denen zwei das Produkt der jeweils anderen neun Zahlen sind. Ein Beispiel ist {1, –1, –2, 1/2, 3, 1/3, 4, 1/4, 5, 1/5}, denn für diese Menge gilt 1 = (–1) · (–2) · 1/2 · 3 · 1/3 · 4 · 1/4 · 5 · 1/5 und –1 = 1 · (–2) · 1/2 · 3 · 1/3 · 4 · 1/4 · 5 · 1/5. Angenommen, drei oder mehr Zahlen der Menge {a, b, c, d, e, f, g, h, i, j} sind jeweils das Produkt der anderen neun Zahlen, dann gelten die drei Gleichungen a = bcdefghij, b = acdefghij und c = abdefghij. Die Menge kann nicht die Zahl 0 enthalten, weil diese sonst mindestens dreimal vorkommen müsste. Teilt man die erste durch die zweite Gleichung, erhält man a/b = b/a, was man zu a2 = b2 umformen kann. Da a und b verschieden sind, gilt a = –b. Teilt man hingegen die erste durch die dritte Gleichung, erhält man a/c = c/a, was man zu a2 = c2 oder a = –c umformen kann. Daraus folgt b = c, was jedoch nicht möglich ist. Somit können aus einer Menge von zehn Zahlen höchstens zwei jeweils das Produkt der anderen neun Zahlen sein.

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