Das Zählprinzip

The counting principle

Mathematik Klasse 5 20 Aufgaben
ArithmetikZählprinzipKombinatorik

Das Zählprinzip macht aus dem Zählen der Blätter eine Rechnung: Wer nacheinander in Stufen wählt, multipliziert die Zahl der Möglichkeiten jeder Stufe, 3 · 4 = 12 oder 10 · 10 · 10 = 1000. Der Abschnitt zeigt, dass die Zahl bei „ohne Zurücklegen“ von Stufe zu Stufe sinkt (3 · 2 · 1) und dass „entweder – oder“ nicht multipliziert, sondern addiert wird (Batanero, Navarro-Pelayo und Godino 1997: Schwierigkeit hängt vom Auswahlmodell ab). Er räumt das Addieren der Stufen, gleiche Astzahlen trotz Wegfall und das Multiplizieren bei „oder“ aus. Er bereitet Wahrscheinlichkeiten und Kombinatorik vor.

Multiplizieren statt Zeichnen

Im Baumdiagramm hängen an jedem der Äste der ersten Stufe Äste der zweiten. Es gibt also Blätter: 3 Trikotfarben und 4 Hosenfarben geben Möglichkeiten. Das ist das Zählprinzip: Wer nacheinander wählt, multipliziert die Zahl der Möglichkeiten jeder Stufe. Es gilt auch bei mehr als zwei Stufen. Ein Zahlenschloss mit 3 Rädchen, jedes mit den Ziffern 0 bis 9, hat Einstellungen. Ein Baum dazu hätte 1000 Blätter. Jedes weitere Rädchen multipliziert mit 10. Deshalb sind längere Passwörter viel sicherer: Mit jedem Zeichen multipliziert sich die Zahl der Möglichkeiten mit der Zahl der Zeichen, aus denen man wählen kann.

Ändere die Zahl der Rädchen. Um welchen Faktor wächst die Zahl der Einstellungen mit jedem Rädchen?

Wann darf man multiplizieren?

Das Zählprinzip passt, wenn die Entscheidungen nacheinander fallen. Es kann sich aber ändern, wie viele Möglichkeiten eine Stufe hat: Drei Kinder A, B und C setzen sich nacheinander auf drei Stühle. Das erste hat 3 Stühle zur Wahl, das zweite noch 2, das dritte nur noch 1. Das sind Sitzordnungen, ohne dass ein Kind zweimal vorkommt.

Baumdiagramm, 3 Stufen, 6 Pfade: A → [B → [C], C → [B]], B → [A → [C], C → [A]], C → [A → [B], B → [A]]1. Stuhl 2. Stuhl 3. Stuhl Start A B C C B B A C C A C A B B A
Die Astzahl sinkt von Stufe zu Stufe: 3, 2, 1. Es gibt 6 Blätter.

Bei „entweder – oder“ wird dagegen nicht multipliziert. Wählt ein Kind einen von 3 Säften oder einen von 2 Tees, sind es Möglichkeiten.

Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Ein Verein hat 6 Trikotfarben und 3 Hosenfarben. Jede Zeile der Tabelle ist eine Hose, jede Spalte ein Trikot. Es kommt eine vierte Hosenfarbe dazu. Wie viele verschiedene Kombinationen aus Trikot und Hose gibt es jetzt?

  • ● 24
  • ○ 10
  • ○ 18
Die neue Hose bekommt eine vierte Zeile mit 6 Feldern. Jetzt stehen in jeder der 4 Zeilen 6 Felder, das sind 4 · 6 = 24 Kombinationen. 10 = 6 + 4 addiert die Farben, statt jede Trikotfarbe mit jeder Hose zu kombinieren. 18 sind die Kombinationen von vorher, die neue Hose fehlt.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Bei 4 Vorspeisen und 5 Nachspeisen gibt es 9 verschiedene Menüs aus je einer Vorspeise und einer Nachspeise.

✓ Falsch
Jede der 4 Vorspeisen kann mit jeder der 5 Nachspeisen kombiniert werden: 4 · 5 = 20 Menüs. 4 + 5 = 9 zählt nur die einzelnen Gerichte.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

Ein Fahrradschloss hat 4 Rädchen mit den Ziffern 0 bis 9. Wie viele verschiedene Einstellungen gibt es?

  • ● 10000
  • ○ 40
  • ○ 1000
Jedes der 4 Rädchen hat 10 Möglichkeiten: 10 · 10 · 10 · 10 = 10 000. 40 = 4 · 10 verwechselt Malnehmen der Stufen mit Addieren. 1000 ist die Zahl für nur 3 Rädchen.
Wahr / Falsch #4 15s ▶ Testen

Ein Passwort aus 3 Buchstaben (A bis Z) kann auf 26 · 26 · 26 Arten gewählt werden.

✓ Wahr
Jeder der 3 Buchstaben hat 26 Möglichkeiten, unabhängig von den anderen. 26 · 26 · 26 = 17 576 Passwörter.
Multiple Choice #5 20s ▶ Testen

Vier Kinder setzen sich nacheinander auf vier Stühle nebeneinander. Wie viele verschiedene Sitzordnungen gibt es?

  • ● 24
  • ○ 256
  • ○ 10
Das erste Kind hat 4 Stühle zur Wahl, das zweite nur noch 3, das dritte 2 und das vierte 1: 4 · 3 · 2 · 1 = 24. 256 = 4 · 4 · 4 · 4 vergisst, dass ein Stuhl schon besetzt ist. 10 addiert.
Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

Drei Kinder A, B und C setzen sich nacheinander auf drei Stühle. Im Baumdiagramm ist erst die Stufe des ersten Stuhls gezeichnet. Wie viele Äste gehen von A zum zweiten Stuhl aus?

  • ● 2
  • ○ 3
  • ○ 1
Wenn A auf dem ersten Stuhl sitzt, können sich B oder C auf den zweiten Stuhl setzen. Das sind 2 Äste. Die dritte Stufe hat dann nur noch 1 Möglichkeit.
Wahr / Falsch #7 15s ▶ Testen

Aus 10 Karten werden nacheinander 3 gezogen und nicht zurückgelegt. Dafür gibt es 10 · 10 · 10 Möglichkeiten.

✓ Falsch
Jede gezogene Karte fehlt danach: 10 · 9 · 8 = 720 Möglichkeiten. 10 · 10 · 10 gilt nur, wenn man nach jedem Zug zurücklegt.
Multiple Choice #8 20s ▶ Testen

Ein Kind wählt genau ein Getränk: entweder einen von 5 Säften oder einen von 4 Tees. Wie viele Möglichkeiten gibt es?

  • ● 9
  • ○ 20
  • ○ 2
Es wird nicht nacheinander kombiniert, sondern eines von beiden gewählt: 5 + 4 = 9. 20 = 5 · 4 würde bedeuten, dass ein Saft und ein Tee gewählt werden. 2 zählt nur die Getränkearten.
Wahr / Falsch #9 15s ▶ Testen

Aus einer Urne mit 4 roten und 6 blauen Kugeln wird eine Kugel gezogen. Es gibt 4 + 6 = 10 Möglichkeiten.

✓ Wahr
Es wird nur eine Kugel gezogen, also entweder eine rote oder eine blaue. Die Möglichkeiten werden addiert: 4 + 6 = 10.
Wahr / Falsch #10 15s ▶ Testen

In einer Eiswaffel werden 3 Kugeln übereinander gestapelt, jede in einer von 5 Sorten. Kommt eine vierte Kugel obendrauf, gibt es genau 5 Möglichkeiten mehr.

✓ Falsch
Zu jeder der alten 5 · 5 · 5 = 125 Waffeln kann die neue Kugel jede der 5 Sorten haben: 625 Möglichkeiten, also 5-mal so viele, nicht 5 mehr. Jede neue Stufe multipliziert mit dem ganzen Vorrat.
Mittel
Zahleneingabe #1 20s ▶ Testen

Ein Herr hat 7 Hemden und 3 Krawatten. Wie viele verschiedene Kombinationen aus Hemd und Krawatte kann er tragen?

✓ Antwort: 21
Zu jedem der 7 Hemden passen alle 3 Krawatten: 7 · 3 = 21.
Zahleneingabe #2 25s ▶ Testen

Eine Münze wird 4-mal hintereinander geworfen. Jeder Wurf hat 2 Ergebnisse (Kopf oder Zahl). Wie viele verschiedene Folgen gibt es?

✓ Antwort: 16
Jede der 4 Stufen hat 2 Möglichkeiten: 2 · 2 · 2 · 2 = 16.
Lückentext #3 20s ▶ Testen

Aus 6 Läufern werden Gold, Silber und Bronze vergeben. Es gibt 6 · 5 · ___ Möglichkeiten.

✓ Antwort: 4
Für Gold gibt es 6 Läufer, für Silber noch 5, für Bronze noch 4. Das sind 6 · 5 · 4 = 120 Möglichkeiten.
Zahleneingabe #4 20s ▶ Testen

Ein Kind wählt entweder einen von 6 Kuchen oder eine von 2 Eissorten. Wie viele Möglichkeiten gibt es?

✓ Antwort: 8
Entweder – oder heißt addieren: 6 + 2 = 8.
Schwer
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Ein Passwort besteht aus einem Buchstaben (26 Möglichkeiten) und danach einer Ziffer (10 Möglichkeiten). Wie viele Passwörter gibt es?

✓ Antwort: 260
Für den Buchstaben gibt es 26 Möglichkeiten und zu jedem 10 Ziffern: 26 · 10 = 260.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Ein Menü besteht aus einer Vorspeise (5 zur Auswahl), einem Hauptgericht (8 zur Auswahl) und einer Nachspeise (4 zur Auswahl). Wie viele verschiedene Menüs gibt es?

✓ Antwort: 160
Drei Stufen, die Zahlen werden multipliziert: 5 · 8 · 4 = 160. Man muss den Baum mit 160 Blättern nicht zeichnen.
KI-bewertete Rechnung #3 240s ▶ Testen

Ein Passwort besteht aus 2 Buchstaben (A bis Z) und danach 3 Ziffern (0 bis 9). Beschreibe die Stufen, wie ein Baumdiagramm aussehen würde, und berechne mit dem Zählprinzip, wie viele Passwörter es gibt. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: 5 Stufen: 2 Buchstaben mit je 26 Möglichkeiten, 3 Ziffern mit je 10. Der Baum hätte 26 Äste an der Wurzel und an jedem Knoten der zweiten Stufe wieder 26 usw. Zählprinzip: 26 · 26 · 10 · 10 · 10 = 676 · 1000 = 676 000 Passwörter.
Fünf Entscheidungen nacheinander, die Zahlen der Möglichkeiten werden multipliziert: 26 · 26 = 676 und 10 · 10 · 10 = 1000, zusammen 676 000.
Zahleneingabe #4 30s ▶ Testen

In einer Klasse mit 25 Kindern werden ein Klassensprecher und danach ein Stellvertreter gewählt. Niemand darf beide Ämter haben. Wie viele Möglichkeiten gibt es?

✓ Antwort: 600
Für den Sprecher gibt es 25 Kinder, für den Stellvertreter noch 24: 25 · 24 = 600.
Zahleneingabe #5 45s ▶ Testen

Zum Bahnhof fährt man entweder mit dem Bus (2 Linien) oder mit dem Zug (3 Verbindungen). Von dort geht man auf einem von 4 Wegen zum Museum. Wie viele Möglichkeiten gibt es insgesamt?

✓ Antwort: 20
Für die Fahrt gibt es 2 + 3 = 5 Möglichkeiten (entweder – oder). Zu jeder gibt es 4 Wege, die nacheinander folgen: 5 · 4 = 20.
Multiple Choice #6 25s ▶ Testen

Welches Signal hat mehr verschiedene Möglichkeiten?

  • ● 6 Lichtblitze nacheinander, jeder kurz oder lang
  • ○ 2 Lampen nebeneinander, jede in einer von 7 Farben
  • ○ Beide gleich viele
2⁶ = 64 gegen 7 · 7 = 49. Jede weitere Stelle multipliziert noch einmal – sechs Stellen mit nur 2 Zeichen schlagen hier zwei Stellen mit 7 Zeichen. Wer 6 · 2 = 12 und 2 · 7 = 14 rechnet, zählt nur die Zeichen, nicht die Kombinationen.