Lösungswege Mathematik Oberstufe 6, Schülerbuch

10 1.2 Potenzen mit ganzzahligen Exponenten Lernziele: º Definition von Potenzen mit Null und negativen ganzen Zahlen als Exponenten anwenden können º Rechenregeln für Potenzen mit ganzzahligen Exponenten anwenden können º Zehnerpotenzen mit ganzzahligen Exponenten verstehen und anwenden können Grundkompetenz für die schriftliche Reifeprüfung: AG-R 2.1 E infache Terme und Formeln aufstellen, umformen und im Kontext deuten können Beim Anwenden der Rechenregel für die Division zweier Potenzen mit gleicher Basis aus 1.1 können ohne die Vorraussetzung m > n im Exponenten auch die Zahl null und negative Zahlen auftreten. Wie solche Potenzen interpretiert werden können, soll im Folgenden erläutert werden. Die Quotienten ​​a ​ 3​ _ ​a ​3​ ​bzw. ​ ​a ​4​ _ ​a ​6​ ​können auf zwei Arten bestimmt werden: Rechnen mit Brüchen Rechenregel für Potenzen Sind Zähler und Nenner eines Bruches identisch, ist der Wert des Bruches 1: ​​a ​ 3​ _ ​a ​3​ ​= 1​ Potenzen mit gleicher Basis werden dividiert, indem man die Exponenten subtrahiert. Dabei wird auch die Hochzahl null zugelassen (erweitertes Rechengesetz): ​​a ​ 3​ _ ​a ​3​ ​ = ​a ​ 3 ​ : ​a ​3 ​ = ​a ​3 − 3 ​ = ​a ​0​ Der Vergleich beider Ergebnisse ergibt: ​a​0 ​= 1​ Für den Quotienten ​​a ​ 4​ _ ​a ​6​ ​gilt: ​​a ​ 4​ _ ​a ​6​ ​= ​ a · a · a · a _ a · a · a · a · a · a ​= ​ 1 _ a · a ​= ​ 1 _ ​a ​2​​ Nach der Rechenregel für Potenzen gilt: ​​a ​ 4​ _ ​a ​6​ ​ = ​a ​ 4 ​ : ​a ​6 ​ = ​a ​4 − 6 ​ = ​a ​−2​ Der Vergleich beider Ergebnisse ergibt: a​ ​−2 ​= ​1 _ ​a ​2​​ Wie die Beispiele zeigen, ist es sinnvoll auch Potenzen mit der Hochzahl 0 und mit negativen Exponenten zu definieren. Potenzen mit ganzzahligen Exponenten Für alle a​ ∈ ℝ\​{0} ​und ​n ∈ ℕ ​gilt: (1) ​a ​0 ​= 1​ (2) ​a ​−n ​= ​1 _ ​a ​n​​ Stelle den Term mit positiven Exponenten dar und löse dann die Klammern auf. a) ​(− 3 ​x ​2​) ​−4 ​ b) ​− ​(3 ​x ​5​) ​−2​ a) ​(− 3 ​x ​2​) ​−4 ​= ​ 1 _ ​(​– 3 ​x ​2​) ​4​ ​= ​ 1 _ 81 ​x ​8​ ​Das Vorzeichen wird mitpotenziert. b) ​− ​(3 ​x ​5​) ​−2 ​ = − ​ 1 _ ​(​3 ​x ​5​) ​2​ ​ = − ​ 1 _ 9 ​x ​10​ ​Das Vorzeichen wird nicht mitpotenziert. Stelle mit positiven Exponenten dar. a) ​x ​−3​ b) ​y ​−5​ c) ​(3x) ​−1​ d) ​(5y) ​−2​ e) ​(2y) ​−3​ f) ​(​x ​2​) ​−2​ g) ​(x ​y ​2​) ​−4​ h) ​(​x ​3 ​​y ​2​) ​−2​ Kompetenzen Merke Muster 22 23 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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