Arithmetik / Zahlen
Teiler, Vielfache und Teilbarkeit
Teiler und Vielfache bestimmen, Teilbarkeitsregeln anwenden, Primzahlen erkennen.
Benötigte Grundlagen
Diese Themen kommen in diesem Kapitel vor und wurden vorher schon erklärt. Wenn dir eines davon unsicher vorkommt, frisch es kurz auf, sonst leg direkt los.
Einführung
Können 36 Kinder ohne Rest in Vierergruppen aufgeteilt werden? In Sechsergruppen? In Fünfergruppen? Solche Fragen beantwortet die Teilbarkeit, und mit ein paar cleveren Regeln siehst du einer Zahl sofort an, wodurch sie teilbar ist, ganz ohne zu dividieren. Nebenbei triffst du die geheimnisvollsten Zahlen der Mathematik: die Primzahlen.
Das kannst du nach diesem Kapitel
alle Teiler und beliebig viele Vielfache einer Zahl bestimmen.
die Teilbarkeitsregeln für 2, 3, 4, 5 und 10 anwenden und begründen.
Primzahlen erkennen und von zusammengesetzten Zahlen unterscheiden.
Teilbarkeits-Überlegungen bei Sachproblemen (Gruppen bilden, verteilen) einsetzen.
Teiler und Vielfache
Eine Zahl ist ein Teiler von , wenn die Division ohne Rest aufgeht. Alle Teiler einer Zahl fasst man in der Teilermenge zusammen:
Umgekehrt sind die Vielfachen von , die Zahlen, die beim Malnehmen von entstehen:
Ein wichtiger Unterschied: Jede Zahl hat nur endlich viele Teiler, aber unendlich viele Vielfache.
Teiler findest du am sichersten in Paaren. Zu jedem Teiler gehört ein „Partner": . Suchst du paarweise, übersiehst du keinen. Das Bild unten zeigt, was dahintersteckt.
Kästchen bilden ein volles mit Reihen und Spalten, ohne Rest. Deshalb sind und Teiler von . Genauso passt . Mit Reihen ginge es dagegen nicht auf.
Die Teilbarkeitsregeln
Ob eine Zahl teilbar ist, musst du oft gar nicht ausrechnen, dafür gibt es schnelle Regeln:
| teilbar durch | Regel | Beispiel |
|---|---|---|
| 2 | letzte Ziffer gerade (0, 2, 4, 6, 8) | ✓ |
| 5 | letzte Ziffer 0 oder 5 | ✓ |
| 10 | letzte Ziffer 0 | ✓ |
| 4 | die letzten zwei Ziffern durch 4 teilbar | ✓ () |
| 3 | Quersumme durch 3 teilbar | : ✓ |
Die Quersumme ist einfach die Summe aller Ziffern.
Warum die Endziffer-Regeln funktionieren
Nimm die Zahl und zerlege sie in zwei Teile:
Der erste Teil ist ein Vielfaches von , und damit automatisch durch , durch und durch teilbar. Er kann also nie stören.
Übrig bleibt allein der Einer. Deshalb entscheidet bei , und nur die letzte Ziffer.
Bei der reicht das nicht: ist nicht durch teilbar. Aber ist es (). Also zerlegst du eine Stelle weiter:
Die vollen Hunderter sind durch teilbar, also entscheiden die letzten zwei Ziffern.
Warum bei der 3 die Quersumme entscheidet
Diese Regel wirkt am rätselhaftesten, was haben die Ziffern einzeln mit der Teilbarkeit zu tun? Der Trick steckt in einer kleinen Beobachtung:
Jede Stufe des Stellenwertsystems ist also ein Vielfaches von neun plus eins, und , , sind alle durch teilbar.
Rechne damit die Zahl auseinander:
Multipliziere aus und sortiere:
Der linke Teil ist immer durch teilbar, egal welche Ziffern die Zahl hat. Ob die ganze Zahl durch teilbar ist, hängt deshalb nur noch vom rechten Teil ab: und der ist genau die Quersumme.
Bei ist sie , also durch teilbar. Damit ist auch durch teilbar. ✓
Nebenbei: Weil , , auch durch 9 teilbar sind, funktioniert dieselbe Überlegung für die . Deshalb gibt es die Quersummenregel dort ebenfalls.
Denk weiter: Es gibt eine Quersummenregel für die 3 und für die 9. Gibt es auch eine für die 7?
Überlege erst selbst, schau dir dazu an, warum die Regel bei der funktioniert.
Antwort: Nein.
Die Quersummenregel bei der beruht darauf, dass , , … alle durch 3 teilbar sind. Nur deshalb bleibt beim Zerlegen einer Zahl genau die Quersumme übrig.
Bei der klappt es aus demselben Grund: , , sind auch durch teilbar.
Bei der ist das nicht so: , und gehen alle nicht auf. Damit bricht die ganze Überlegung zusammen.
Der Gegenbeweis in einer Zeile
Nimm zwei Zahlen mit derselben Quersumme :
Gleiche Quersumme, verschiedene Antwort, also kann die Quersumme über die Teilbarkeit durch gar nicht entscheiden.
(Es gibt durchaus Regeln für die , sie sehen nur ganz anders aus und sind umständlicher als einfach zu dividieren.)
Primzahlen: die unzerlegbaren Bausteine
Manche Zahlen lassen sich gar nicht in ein „echtes" legen, nur als eine einzige lange Reihe. Solche Zahlen heißen Primzahlen: Sie haben genau zwei Teiler, die und sich selbst.
Zwei Dinge solltest du dir merken:
- Die ist keine Primzahl. Sie hat nur einen einzigen Teiler (sich selbst).
- Die ist die einzige gerade Primzahl (jede andere gerade Zahl ist ja schon durch teilbar).
Zahlen mit mehr als zwei Teilern heißen zusammengesetzt, sie lassen sich aus kleineren Faktoren „zusammensetzen".
Wie weit musst du suchen?
Um zu prüfen, ob eine Primzahl ist, könntest du alle Zahlen von bis durchprobieren. Das wäre mühsam, und ist zum Glück unnötig.
Erste Abkürzung: nur Primzahlen testen. Wäre zum Beispiel durch teilbar, dann wäre sie auch durch teilbar (denn ). Bei den Vielfachen fällt die Entscheidung also schon bei den kleinen Primzahlen
Zweite Abkürzung: früh aufhören. Denk an die Teilerpaare: Jeder Teiler hat einen Partner, und zusammen ergeben sie die Zahl.
Von den beiden Partnern ist einer immer klein und einer groß. Wenn du also bis zur „Mitte" gesucht und nichts gefunden hast, kann auch darüber nichts mehr kommen, sonst hätte dessen kleinerer Partner dir schon auffallen müssen.
Diese Mitte ist erreicht, wenn deine Testzahl mal sich selbst größer wird als die untersuchte Zahl:
Bei musst du also nur bis testen, und dort wirst du auch fündig: ist keine Primzahl.
Alle Teiler finden
Bestimme die Teilermenge von .
- 1
Was ist gesucht? Alle Zahlen, durch die ohne Rest teilbar ist.
Das Wort „alle" ist hier das Entscheidende: Du brauchst ein Verfahren, bei dem dir garantiert keiner durchrutscht. Wildes Ausprobieren reicht nicht.
- 2
Schritt 1: In Paaren denken.
Zu jedem Teiler gehört ein Partner, zusammen ergeben sie . Findest du einen, hast du automatisch zwei.
Deshalb suchst du systematisch von unten: und notierst jedes Mal den Partner.
- 3
Schritt 2: Die Paare der Reihe nach durchgehen.
Die passt nicht ( geht nicht auf: Endziffer ist weder noch ).
- 4
Schritt 3: Erkennen, wann du fertig bist.
Bei sind beide Partner gleich, die Paare haben sich in der Mitte getroffen.
Alles, was jetzt noch käme, wäre nur eine Wiederholung: Der nächste Teiler wäre , aber der steht als Partner von längst auf der Liste. Deshalb kannst du hier aufhören.
- 5
Schritt 4: Die Teilermenge aufschreiben.
Sortiere der Größe nach und notiere jeden Teiler nur einmal (die kommt trotz nur einmal vor):
Das sind Teiler.
- 6
Schritt 5: Die Antwort auf die Ausgangsfrage.
Aus der Teilermenge liest du direkt ab, welche Gruppengrößen aufgehen: Kinder lassen sich in er- oder er-Gruppen aufteilen, in er-Gruppen dagegen nicht, die steht nicht in der Liste.
, insgesamt Teiler.
Teilbarkeit ohne Division prüfen
Prüfe mit den Teilbarkeitsregeln: Ist durch 2, 3, 4, 5 und 10 teilbar?
- 1
Was ist gesucht? Fünf Ja/Nein-Antworten, und zwar ohne zu dividieren.
Jede Regel hat ihren eigenen Zuständigkeitsbereich: mal die letzte Ziffer, mal die letzten zwei, mal die Quersumme. Gehe sie einzeln durch und verwechsle sie nicht.
- 2
Schritt 1: Durch 2?
Zuständig ist die letzte Ziffer: .
Die ist gerade → ja, ist durch teilbar.
(Grund: Die vollen Zehner sind ohnehin durch teilbar, nur der Einer konnte noch stören.)
- 3
Schritt 2: Durch 3?
Zuständig ist die Quersumme:
Ist durch teilbar? Ja, → ja.
- 4
Schritt 3: Durch 4?
Zuständig sind die letzten zwei Ziffern: .
Geht auf → ja.
Achtung: Hier wäre es falsch, nur auf die letzte Ziffer zu schauen. Bei etwa endet die Zahl auch auf , aber geht nicht auf.
- 5
Schritt 4: Durch 5 und durch 10?
Zuständig ist wieder die letzte Ziffer. Für müsste dort oder stehen, für eine .
Dort steht aber eine → beides nein.
- 6
Schritt 5: Ergebnisse ordnen und gegenprüfen.
Teilbar durch , und , nicht durch und .
Eine schnelle Plausibilitätsprobe: Durch und teilbar bedeutet, dass die Zahl auch durch teilbar sein muss. Tatsächlich: ✓
ist durch , und teilbar, nicht durch und nicht durch .
Primzahl oder nicht?
Ist eine Primzahl?
- 1
Was ist gesucht? Die Entscheidung: hat genau zwei Teiler (dann Primzahl) oder mehr?
Du musst also nach einem Teiler suchen, der weder noch ist. Findest du einen, ist die Sache entschieden, findest du keinen, ist es eine Primzahl.
- 2
Schritt 1: Festlegen, wie weit du suchen musst.
Teiler treten paarweise auf, einer klein, einer groß. Du musst deshalb nur bis zur „Mitte" testen, bis die Testzahl mal sich selbst größer als wird:
Also reicht es, bis zu prüfen. Und dabei genügen die Primzahlen .
- 3
Schritt 2: Durch 2?
endet auf , ist also ungerade → nein.
- 4
Schritt 3: Durch 3?
Quersumme: . Ist durch teilbar? Nein → nein.
- 5
Schritt 4: Durch 5?
Letzte Ziffer ist , weder noch → nein.
- 6
Schritt 5: Durch 7?
Hier gibt es keine Endziffer-Regel, also rechnest du:
Geht auf! Damit ist ein dritter Teiler gefunden.
- 7
Schritt 6: Schlussfolgern und einordnen.
Vier Teiler statt zwei, ist keine Primzahl, sondern zusammengesetzt.
Merke dir dieses Beispiel: ist ungerade, hat keine passende Quersumme und endet nicht auf oder . Sie sieht aus wie eine Primzahl. Genau deshalb musst du bis zur Mitte weitersuchen und nicht nach drei Fehlversuchen aufgeben.
Nein, hat vier Teiler und ist damit keine Primzahl.
Typischer Fehler
„Die 1 ist eine Primzahl. Sie ist ja nur durch 1 und sich selbst teilbar."
Bei der 1 sind „1" und „sich selbst" dieselbe Zahl. Sie hat also nur einen Teiler, nicht zwei. Eine Primzahl braucht per Definition genau zwei verschiedene Teiler. Deshalb beginnen die Primzahlen erst bei der 2.
Typischer Fehler
„ ist durch 4 teilbar, denn die Quersumme … äh… die letzte Ziffer 4 ist doch durch 4 teilbar!"
Für die 4 zählt nicht die letzte Ziffer und auch nicht die Quersumme, sondern die letzten zwei Ziffern: , geht nicht auf, also ist nicht durch 4 teilbar. Jede Regel hat ihren eigenen „Zuständigkeitsbereich", nicht mischen!
Übung 1
leichtBestimme und die ersten fünf Vielfachen von 20.
Tipp anzeigen
Teilerpaare: , , .
Lösung anzeigen
Detaillierte Schritterklärung anzeigen
Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.
✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.
- 1
Teiler in Paaren suchen
Ein Teiler von ist jede Zahl, die ohne Rest teilt. Teiler treten in Paaren auf: , , . Also .
- 2
Vielfache durch Weiterzählen
Vielfache von entstehen durch Multiplizieren mit : .
- 3
Ergebnisse gegenprüfen
Jeder gefundene Teiler muss wirklich ohne Rest teilen und selbst ist immer zugleich kleinster Wert der Vielfachen und größter Teiler.
Übung 2
mittelPrüfe ohne zu dividieren: Ist durch 2, 3, 4 und 5 teilbar?
Tipp anzeigen
Endziffer, Quersumme, letzte zwei Ziffern.
Lösung anzeigen
Durch 2: Endziffer 6 gerade → ja
Durch 3: Quersumme , durch 3 teilbar → ja
Durch 4: letzte zwei Ziffern , → ja
Durch 5: Endziffer 6 → nein
Detaillierte Schritterklärung anzeigen
Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.
✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.
- 1
Endstellenregeln für 2 und 5
Für und genügt die letzte Ziffer: endet auf , gerade, also durch teilbar. Durch nur bei Endziffer oder , die ist keins von beidem: nicht teilbar.
- 2
Quersummenregel für 3
Für die zählt die Quersumme: . ist durch teilbar (), also ist auch durch teilbar.
- 3
Regel der letzten zwei Ziffern für 4
Für die entscheiden die letzten ZWEI Ziffern: . Da glatt aufgeht, ist durch teilbar. Fazit: teilbar durch , und , nicht durch .
Übung 3
schwerFrau Weber will ihre 84 Schülerinnen und Schüler in gleich große Gruppen aufteilen. Welche Gruppengrößen zwischen 5 und 15 sind möglich? Und: Wie heißt die kleinste Zahl über 100, die durch 3 und durch 4 teilbar ist?
Tipp anzeigen
Teil 1: Teiler von 84 suchen. Teil 2: Durch 3 und 4 teilbar = durch 12 teilbar.
Lösung anzeigen
Zwischen 5 und 15 sind möglich: 6er-, 7er-, 12er- und 14er-Gruppen.
Teil 2: Durch 3 und 4 teilbar heißt durch 12 teilbar. , die 108 ist die kleinste solche Zahl über 100 ( ist zu klein).
Detaillierte Schritterklärung anzeigen
Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.
✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.
- 1
Die Sachfrage in Mathematik übersetzen
„84 Kinder in gleich große Gruppen" heißt: Die Gruppengröße muss ein TEILER von sein, nur dann geht die Aufteilung ohne Rest auf.
- 2
Alle Teiler von 84 sammeln
Teilerpaare: , , , , , . Also .
Zwischenergebnis
12 Teiler gefunden
- 3
Auf den Bereich 5 bis 15 filtern
Aus der Teilerliste liegen , , und zwischen und . Möglich sind also 6er-, 7er-, 12er- und 14er-Gruppen.
- 4
Teil 2: Durch 3 UND 4 teilbar
Durch und durch teilbar heißt: durch teilbar (denn und , haben keinen gemeinsamen Teiler). Vielfache von : , die kleinste über ist .
Zusammenfassung
Teiler gehen ohne Rest auf, Vielfache entstehen durch Malnehmen: Teiler findest du sicher über Teilerpaare. Die Teilbarkeitsregeln (Endziffer für 2/5/10, letzte zwei Ziffern für 4, Quersumme für 3) ersparen dir das Dividieren. Und Primzahlen sind die „unzerlegbaren" Bausteine der Zahlen: genau zwei Teiler, die 1 gehört nicht dazu.


