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Forum "Mathematik-Wettbewerbe" - ab Klasse 11: Aufgabe 4
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ab Klasse 11: Aufgabe 4: Übungsaufgabe
Status: (Übungsaufgabe) Übungsaufgabe Status 
Datum: 01:29 Mo 16.02.2004
Autor: Stefan

Zeige, dass die folgende Äquivalenz gilt:

[mm]6|(a+b+c) \ \Leftrightarrow \ 6|(a^3 +b^3 + c^3)[/mm].

        
Bezug
ab Klasse 11: Aufgabe 4: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 12:13 Di 27.07.2004
Autor: Hanno

Hi.
[mm]0^3=0\equiv 0 \pmod{6}[/mm]
[mm]1^3=1\equiv 1 \pmod{6}[/mm]
[mm]2^3=8\equiv 2 \pmod{6}[/mm]
[mm]3^3=27\equiv 3 \pmod{6}[/mm]
[mm]4^3=64\equiv 4 \pmod{6}[/mm]
[mm]5^3=125\equiv 5 \pmod{6}[/mm]

Daraus folgt [mm]n^3\equiv n\pmod {6}[/mm] und daraus die Behauptung.

Gruß,
Hanno

Bezug
                
Bezug
ab Klasse 11: Aufgabe 4: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 13:52 Di 27.07.2004
Autor: Stefan

Lieber Hanno!

Das ist so natürlich sehr viel einfacher!! Gut gesehen. :-)

Dennoch würde ich dir raten dir die andere Beweistechnik auch anzuschauen, da das mit dem Einsetzen natürlich schwieriger wird, wenn man mit sehr hohen Moduln $m$ rechnet.

Aber: [hut], sehr gut!!

Liebe Grüße
Stefan

Bezug
                        
Bezug
ab Klasse 11: Aufgabe 4: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 14:14 Di 27.07.2004
Autor: Hanno

Hi Stefan.
Werd ich machen, diese Technik habe ich auch vorher noch nie gesehen und find sie sehr interessant und nützlich.

Danke

Gruß,
ein motivierter Hanno

Bezug
        
Bezug
ab Klasse 11: Aufgabe 4: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 14:21 Do 26.08.2004
Autor: KaiAhnung

Hallo.

Ich hoffe es ist nicht unerwünscht, dass ich hier noch eine Antwort zu einer alten Übungsaufgabe poste.

Mir ist nämlich folgende alternative Lösung eingefallen:
[mm]a+b+c = 6n[/mm]
[mm]a = 6n- (b+c) [/mm]
[mm]a^3 + b^3 + c^3= (6n)^3 - 3(6n)^2(b+c) + 3*6n(b+c)^2 - (b+c)^3 + b^3 + c^3[/mm]
[mm]a^3 + b^3 + c^3= (6n)^3 - 3(6n)^2(b+c) + 3*6n(b+c)^2 - (3b^2c + 3bc^2)[/mm]
Der Term [mm](6n)^3 - 3(6n)^2(b+c) + 3*6n(b+c)^2[/mm] ist durch 6 teilbar. Es bleibt zu beweisen:
[mm]3b^2c + 3bc^2 = 6k[/mm]
Ist entweder b oder c gerade, so ist [mm]3b^2c + 3bc^2[/mm] ein Vielfaches von 6. Nimmt man an, dass beide ungerade sind, dann gilt:
[mm]b = 2l +1[/mm]
[mm]c = 2m + 1[/mm]
[mm]3b^2c + 3bc^2 = 6*2l^2*c + 6*2l*c + 6l*c^2 + (3c + 3c^2)[/mm]
Nun bleibt nur noch zu zeigen, dass [mm]3c + 3c^2[/mm] ein Vielfaches von 6 ist:
[mm]3c + 3c^2 = 6m + 3 + 6*2m^2 + 6*2m + 3 = 6m + 6*2m^2 + 6*2m + 6[/mm]

Damit wäre die Aufgabe gelöst (wenn nicht irgendwo ein Fehler drinsteckt).

MfG
Jan

Bezug
                
Bezug
ab Klasse 11: Aufgabe 4: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 15:11 Do 26.08.2004
Autor: Paulus

Hallo Jan

[willkommenmr]

> Hallo.
>  
> Ich hoffe es ist nicht unerwünscht, dass ich hier noch eine
> Antwort zu einer alten Übungsaufgabe poste.
>  

Nein, im Gegenteil: es ist erwünscht, dass möglichst viele sich an den Uebungsaufgaben versuchen... :-)

> Mir ist nämlich folgende alternative Lösung eingefallen:
>  [mm]a+b+c = 6n[/mm]
>  [mm]a = 6n- (b+c)[/mm]
>  [mm]a^3 + b^3 + c^3= (6n)^3 - 3(6n)^2(b+c) + 3*6n(b+c)^2 - (b+c)^3 + b^3 + c^3[/mm]
>  
> [mm]a^3 + b^3 + c^3= (6n)^3 - 3(6n)^2(b+c) + 3*6n(b+c)^2 - (3b^2c + 3bc^2)[/mm]
>  
> Der Term [mm](6n)^3 - 3(6n)^2(b+c) + 3*6n(b+c)^2[/mm] ist durch 6
> teilbar. Es bleibt zu beweisen:
>  [mm]3b^2c + 3bc^2 = 6k[/mm]
>  Ist entweder b oder c gerade, so ist
> [mm]3b^2c + 3bc^2[/mm] ein Vielfaches von 6. Nimmt man an, dass
> beide ungerade sind, dann gilt:
>  [mm]b = 2l +1[/mm]
>  [mm]c = 2m + 1[/mm]
>  [mm]3b^2c + 3bc^2 = 6*2l^2*c + 6*2l*c + 6l*c^2 + (3c + 3c^2)[/mm]
>  
> Nun bleibt nur noch zu zeigen, dass [mm]3c + 3c^2[/mm] ein
> Vielfaches von 6 ist:
>  [mm]3c + 3c^2 = 6m + 3 + 6*2m^2 + 6*2m + 3 = 6m + 6*2m^2 + 6*2m + 6[/mm]
>  

Das hier würde ich einfacher so zeigen: (der Begriff "einfacher" ist aber subjektiv ;-))

$3c + [mm] 3c^{2} [/mm] = 3c(c+1)$

Dies ist durch 6 teilbar, weil ja entweder $c$ oder $c+1$ gerade ist.

>
> Damit wäre die Aufgabe gelöst (wenn nicht irgendwo ein
> Fehler drinsteckt).
>  

Ich denke, dein Beweis ist korrekt! :-)


Bezug
                        
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ab Klasse 11: Aufgabe 4: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 15:24 Do 26.08.2004
Autor: Marc

Hallo zusammen,

ist hier nicht erst die eine Richtung gezeigt:
[mm]6|(a+b+c) \ \Rightarrow \ 6|(a^3 +b^3 + c^3)[/mm]

Viele Grüße,
Marc

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ab Klasse 11: Aufgabe 4: Tipp zu Aufgabe 4
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 23:25 Fr 20.02.2004
Autor: Stefan

Gehe genauso wie in Aufgabe 1 vor:

[mm](a^3 + b^3 + c^3) - (a+b+c) = \ldots[/mm]

So, jetzt aber!

Liebe Grüße
Stefan

Bezug
        
Bezug
ab Klasse 11: Aufgabe 4: Lösung zu Aufgabe 4
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 19:03 Mi 03.03.2004
Autor: Stefan

Es gilt:

[mm](a^3 + b^3 + c^3) - (a+b+c)[/mm]

[mm]= (a^3-a) + (b^3-b) + (c^3-c)[/mm]

[mm]= a \cdot (a-1)\cdot (a+1) + b \cdot (b-1)\cdot (b+1) + c \cdot (c-1)\cdot (c+1) [/mm]

Wie in Aufgabe 3 sieht man jetzt ein, dass

[mm]2 \, \vert \, \left[a \cdot (a-1)\cdot (a+1) + b \cdot (b-1)\cdot (b+1) + c \cdot (c-1)\cdot (c+1)\right][/mm]

und

[mm]3 \, \vert \, \left[a \cdot (a-1)\cdot (a+1) + b \cdot (b-1)\cdot (b+1) + c \cdot (c-1)\cdot (c+1)\right][/mm]

gilt, also:

[mm]6 \, \vert \, \left[a \cdot (a-1)\cdot (a+1) + b \cdot (b-1)\cdot (b+1) + c \cdot (c-1)\cdot (c+1)\right][/mm]


In der Gleichung

[mm](a^3 + b^3 + c^3) - (a+b+c) = a \cdot (a-1)\cdot (a+1) + b \cdot (b-1)\cdot (b+1) + c \cdot (c-1)\cdot (c+1) [/mm]

gilt also immer:

[mm]6 \, \vert \, \left[a \cdot (a-1)\cdot (a+1) + b \cdot (b-1)\cdot (b+1) + c \cdot (c-1)\cdot (c+1)\right][/mm].

Wenn nun zusätzlich

[mm]6 \, \vert \, (a+b+c)[/mm]

vorausgesetzt wird, dann folgt auch:

[mm]6 \, \vert \, (a^3+b^3+c^3)[/mm],

und zwar aus dem folgenden Satz:

Wenn zwei der Terme der Gleichung [mm]\blue{a+b=c}[/mm] mit [mm]\blue{a,b,c \in \IZ}[/mm] durch [mm]\blue{d \in \IZ}[/mm] teilbar sind, dann auch der dritte.



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