Robin Ebert erhält Sonderpreis beim Bundeswettbewerb "Jugend forscht" für eine außergewöhnliche mathematische Arbeit

FotoamStand Fellbach neuJosua Kugler, Lucca Kümmerle und Robin Ebert (von links) an ihrem Stand beim Landeswettbewerb von "Jugend forscht". Auf den Bildschirmen ist das von Robin Ebert programmierte 3D-Türme-von-Hanoi-Spiel zu sehen, das vorführt, wie die Scheiben in jeder beliebigen Konfiguration optimal umgesetzt werden müssen.Der TG-Schüler mit dem Profil Informatik hat zusammen mit zwei Teamkollegen vom Hartmanni-Gymnasium Eppingen für die Lösung des Knobelspiels „Türme von Hanoi“ mit variabler Feldanzahl unter anderem einen Beweis gefunden, der einfacher ist als der bislang bekannte. Dafür haben sie beim Bundeswettbewerb "Jugend forscht" den Preis der deutschen Mathematiker-Vereinigung (DMV) für eine außergewöhnliche mathematische Arbeit erhalten.

Für den Bundeswettbewerb, der vom 16. bis 19. Mai 2019 in Chemnitz stattfand und an dem 16 Schüler aus Baden-Württemberg teilgenommen haben, hatten sich Robin Ebert, Lucca Kümmerle und Josua Kugler mit ihrem "Jugend forscht"-Landessieg in der Sparte Mathematik/Informatik qualifiziert. Beim Landeswettbewerb hatten 126 junge Talente insgesamt 65 Forschungsprojekte präsentiert.

Auf ihr Projekt „Türme von Hanoi mit variabler Feldanzahl“ kamen Robin Ebert, Lucca Kümmerle und Josua Kugeler in der Mathe-AG am Hartmanni-Gymnasium in Eppingen. „Man benutzt das Spiel als Grundbeispiel für Beweistechniken“, erläutert Robin Ebert, der nach der 9. Klasse auf das Technische Gymnasium der Wilhelm-Maybach-Schule gewechselt ist.

Verleihung des SonderpreisesProf. Dr. Dr. Jürgen Richter-Gebert von der TU München überreichte beim Bundeswettbewerb von "Jugend forscht" in Chemnitz den Preis der deutschen Mathematiker-Vereinigung (DMV) für eine außergewöhnliche mathematische Arbeit an Lucca Kümmerle, Josua Kugler und Robin Ebert (von links).In seiner Grundform besteht das Knobelspiel aus drei Feldern bzw. Stäben. Auf dem ersten Feld steht zum Spielstart ein Turm von unterschiedlich großen Scheiben, von unten nach oben nach abnehmender Größe gestapelt. Ziel des Spiels ist es, dass dieser Turm auf dem letzten Feld steht. In jedem Spielzug darf eine zuoberst liegende Scheibe umgestapelt werden. Dabei müssen aber stets kleineren Scheiben auf größeren liegen.

„Einer meiner Teamkollegen hat in der AG gefragt, wie die optimale Zugfolge aussieht, wenn mehr als drei Felder zur Verfügung stehen“, berichtet Robin vom Start des Projekts: „Dieses Problem war lange ungelöst.“ Also haben die drei probiert und logisch erschlossen, wie viele Züge man mindestens braucht für vier bis sieben Felder. „Wir saßen stundenlang vor Tabellen, bis wir irgendwann einen Zusammenhang gefunden haben. Dann haben wir eine Formel aufgestellt, die berechnet, wie viele Züge man bei jeder beliebigen Scheiben- und Feldanzahl braucht“, erzählt Robin.

Auf die Erkenntnis folgte die Ernüchterung, als die Schüler feststellen mussten, dass bereits kurz vor ihnen ein italienischer Professor dieselbe Formel gefunden und bewiesen hatte. „Das war ein sehr frustrierender Moment“, erinnert sich Robin. „Einerseits waren wir schon stolz, aber auch deprimiert, dass wir nicht die ersten sind.“ Der Teilnahme bei "Jugend forscht" stand das aber nicht im Wege, da die Formel als mathematisch sehr komplex gilt.

Zudem haben die Schüler einen Beweis geschrieben, der kürzer ist als der des italienischen Professors Roberto Demontis. Ihn haben sie inzwischen kontaktiert, um ihren Beweis zu verbessern. „Dafür hat ein Teamkollege den Beweis extra auf Englisch verfasst. Der hat den Juroren sogar besser gefallen, weil er verständlicher und besser formuliert war“, berichtet Robin.

Bei ihrem Landessieg sei auch gewürdigt worden, dass das Team nach seinem Sieg im Regionalwettbewerb eine praktische Anwendung für seine Formel im Bereich der Verschlüsselungstechnik gesucht habe, so Robin. Dazu haben die drei ihre Ideen einem Professor für Kryptographie und seinen Mitarbeitern am Karlsruher Institut für Technologie vorgestellt. „Die haben am Anfang gemeint, dass sie uns in der Luft zerreißen werden, aber das haben sie nicht geschafft.“

Was ihn an der Mathematik fasziniert, weiß Robin selbst nicht so genau. „Mir macht das Rumwerfen von Zahlen nach rechts und nach links einfach Spaß. Formeln aufstellen und umformen – das ist für mich ein Zeitvertreib, den ich mag“, sagt der 16-Jährige, der in seiner Freizeit auch Handball und Querflöte spielt. Am liebsten allerdings programmiert Robin. Deshalb kann seine virtuelle Variante des Türme-von-Hanoi-Spiels jetzt vorführen, wie die Scheiben in jeder beliebigen Konfiguration optimal umgesetzt werden müssen. (en)

Fotos: Stiftung Jugend forscht e. V.

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