Aufgaben vollständig gelöst
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Was 7 kosten, wenn 3 Äpfel 2,4 kosten 5 Schritte
3 Äpfel kosten 2,4. Berechne, was 7 kosten — und bestimme dann, was dafür vorausgesetzt werden musste.
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Beide Zeilen des Quadrats beschreiben dasselbe Verhältnis, und genau das ist die gesamte Aussage. Die obere Zeile ist das gegebene Paar, 3 neben 2,4; die untere Zeile ist das gesuchte Paar, 7 neben der Unbekannten. Folglich sind der Bruch 3/2,4 und der Bruch 7/D dieselbe Zahl.
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Brüche sind beim Auflösen unhandlich, also löst man sie auf. Multipliziert man beide Seiten gleichzeitig mit 2,4 und mit D, kürzt sich auf jeder Seite der jeweilige Nenner weg. Was übrig bleibt, ist das Kreuz: Die beiden Diagonalen des Quadrats ergeben miteinander multipliziert denselben Wert.
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Nun steht die Unbekannte nicht mehr im Bruch. Sie ist mit der Zahl multipliziert, die ihr diagonal gegenüberliegt, und die beiden Zahlen, die sie benötigt, sind diejenigen auf der Diagonale, die sie nicht berührt.
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2,4 × 7 = 16,8 und 16,8 ÷ 3 = 5,6.
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Rechnet man es einmal auch auf dem langen Weg durch, zeigt sich, was die Kreuzregel wirklich ist. 2,4 ÷ 3 = 0,8 ist der Preis für einen Apfel, und 7 × 0,8 = 5,6. Das Kreuz ist der Einzelpreis mit ans Ende verschobener Division, weshalb es auch funktioniert, wenn der Einzelpreis eine unbequeme Zahl ist.
Antwort
Das Schema liefert 5,6. Die Arithmetik ist die einfache Hälfte; worauf sie beruht, ist es nicht. Die Kreuzmultiplikation setzt voraus, dass die Kosten ein festes Vielfaches der Stückzahl sind — dass das Verhältnis bei 3 dasselbe ist wie bei 7 und dass 0 Äpfel 0 kosten. Setzt man für dieselben Äpfel 0,6 für die Tüte plus 0,6 pro Stück an, kosten 3 immer noch exakt 2,4, sodass die Aufgabenstellung unverändert wirkt; 7 kosten nun jedoch 4,8, und das Schema liegt um 0,8 zu hoch. Ein einziger Test deckt dies auf: Verdopple eine Menge und prüfe, ob sich die andere Seite ebenfalls verdoppelt. Fixkosten gibt es überall — eine Liefergebühr, eine Grundgebühr, einen Mindestfahrpreis — und jede einzelne davon bricht das Schema, während der Wortlaut der Aufgabe völlig unverändert bleibt.
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Eine Erhöhung um 20 % und eine Senkung um 20 % angewendet auf 200 5 Schritte
200 steigt um 20 %, fällt dann um 20 %. Die Erhöhung setzt 120 ins Verhältnis zu 100, führt also zu 200 × 120 ÷ 100 = 240. Bestimme, bei welchem Wert die Senkung endet und warum das Ergebnis nicht 200 lautet.
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Die untere Zeile ist die Änderung als Verhältnis zu 100, und hier wird das Eckfeld oft falsch ausgefüllt. Eine Senkung um 20 % bedeutet 80 im Verhältnis zu 100, nicht 20, denn was übrig bleibt, entspricht weiterhin 80 % des ursprünglichen Werts. Trägt man 20 in dieses Eckfeld ein, liefert das Schema 48, was der Betrag der Kürzung ist und nicht der neue Preis.
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Mit 80 an der richtigen Stelle verläuft die Kreuzrechnung genau wie bei den Äpfeln: Der neue Wert mal 100 ist gleich 240 mal 80.
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Man dividiert durch die 100: 192, was um 8 unter der Zahl liegt, mit der das Ganze begonnen hat.
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Ursache dafür ist, dass die beiden Prozentwerte an unterschiedlichen Beträgen gemessen werden. Die Erhöhung fügte 40 hinzu, was 20 % von 200 entspricht. Die Senkung zog 48 ab, was 20 % von 240 entspricht. Gleiche Prozentsätze, unterschiedliche Geldbeträge — und der größere Betrag musste der Abzug sein, weil er vom größeren Wert genommen wurde.
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Als Multiplikatoren geschrieben ist es eine einzige Zeile, und diese Zeile erklärt mehr als das Schema. 1,2 × 0,8 = 0,96, und der Multiplikation ist die Reihenfolge egal, sodass eine Senkung zuerst und eine anschließende Erhöhung ebenfalls bei 192 landet.
Antwort
Das Schema liefert 192. Dahinter steckt ein Stück Algebra, das sich zu merken lohnt: (1 + p)(1 − p) = 1 − p², sodass eine Erhöhung und eine gleich große Senkung unabhängig von der Reihenfolge immer um p² des Ursprungswerts zu wenig hinterlassen. Hier ist p = 0,2, der Verlust beträgt 0,04 × 200 = 8, und das ist klein genug, um wie eine Rundung auszusehen. Bei p = 0,5 kostet derselbe Hin- und Rückweg 25 % von allem. Die Senkung, die eine Erhöhung um 20 % tatsächlich rückgängig macht, beträgt keineswegs 20 % — Rückgängigmachen bedeutet, durch 1,2 zu dividieren, und 1 ÷ 1,2 = 0,8333, also eine Senkung um 16,67 %. Das ist dasselbe Schema, bei dem die Unbekannte in das Vorher-Eckfeld verschoben ist: 240 × 100 ÷ 120 = 200.
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Lernpfad
Eine Zahl für Viele: Statistisches Zusammenfassen
Quellen (5)
- Why the square works: Euclid, Elements, Book VI, Proposition 4 — "In equiangular triangles the sides about the equal angles are proportional." David E. Joyce's edition, Clark University.
- Brahmagupta and the transmission: Jens Høyrup, "Sanskrit-Prakrit Interaction in Elementary Mathematics as Reflected in Arabic and Italian Formulations of the Rule of Three — And Something More on the Rule Elsewhere", in Selected Essays on Pre- and Early Modern Mathematical Practice. Springer, 2019, pp. 131–156.
- The date of the Brāhmasphuṭasiddhānta: J. J. O'Connor and E. F. Robertson, "Brahmagupta", MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews.
- Merchant arithmetic in Latin Europe: Laurence Sigler (trans.), Fibonacci's Liber Abaci: Leonardo Pisano's Book of Calculation. Springer, 2002. ISBN 978-0-387-40737-1.
- The Lincoln quotation: Abraham Lincoln, autobiography written for Jesse W. Fell, 20 December 1859 — "I could read, write, and cipher to the Rule of Three; but that was all."