1. **Problemstellung:**
Auf einem Schachbrett mit 64 Feldern verdoppelt sich die Anzahl der Reiskörner von Feld zu Feld, beginnend mit 1 Reiskorn auf dem 1. Feld.
Gesucht sind:
a) Die Summe der Reiskörner von Feld 8 bis Feld 44.
b) Das Gewicht der Reiskörner auf dem 48. Feld in Tonnen, wenn ein Reiskorn 20 mg wiegt.
2. **Formel und wichtige Regeln:**
Die Anzahl der Reiskörner auf dem $n$-ten Feld ist eine geometrische Folge mit dem Anfangswert $a_1=1$ und dem Quotienten $q=2$:
$$a_n = 2^{n-1}$$
Die Summe der Reiskörner von Feld $m$ bis Feld $n$ ist:
$$S = \sum_{k=m}^n 2^{k-1} = 2^{m-1} + 2^{m} + \cdots + 2^{n-1}$$
Diese Summe kann mit der Formel für die Summe einer geometrischen Reihe berechnet werden:
$$S = 2^{m-1} \cdot \frac{2^{n-m+1} - 1}{2 - 1} = 2^{m-1} (2^{n-m+1} - 1)$$
3. **Berechnung a) Summe der Reiskörner von Feld 8 bis 44:**
Setze $m=8$, $n=44$:
$$S = 2^{8-1} (2^{44-8+1} - 1) = 2^{7} (2^{37} - 1)$$
Zwischenschritt:
$$S = 128 (2^{37} - 1)$$
4. **Berechnung b) Gewicht der Reiskörner auf dem 48. Feld:**
Anzahl Reiskörner auf Feld 48:
$$a_{48} = 2^{48-1} = 2^{47}$$
Gewicht eines Reiskorns = 20 mg = 20 \times 10^{-6} g = 20 \times 10^{-9} kg
Gesamtgewicht in kg:
$$W = 2^{47} \times 20 \times 10^{-9}$$
Umrechnung in Tonnen (1 Tonne = 1000 kg):
$$W_{Tonnen} = \frac{W}{1000} = 2^{47} \times 20 \times 10^{-9} \times \frac{1}{1000} = 2^{47} \times 20 \times 10^{-12}$$
5. **Endergebnisse:**
a) Anzahl Reiskörner von Feld 8 bis 44:
$$\boxed{S = 128 (2^{37} - 1)}$$
b) Gewicht der Reiskörner auf Feld 48 in Tonnen:
$$\boxed{W_{Tonnen} = 2^{47} \times 20 \times 10^{-12}}$$
Diese Ergebnisse zeigen die exakte Anzahl und das Gewicht mit Herleitung und Zwischenschritten.
Reiskorner Schachbrett B0C2E2
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