M9 Potenzen mit rationalen Exponenten: Unterschied zwischen den Versionen
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<math>256^{\frac{3}{8}} = \sqrt[8]{256^3} = \sqrt[8]{(2^8)^3}=\sqrt[8]{2^{24}}=\sqrt[8]{(2^3)^8}=2^3=8</math><br> | <math>256^{\frac{3}{8}} = \sqrt[8]{256^3} = \sqrt[8]{(2^8)^3}=\sqrt[8]{2^{24}}=\sqrt[8]{(2^3)^8}=2^3=8</math><br> | ||
<math>256^{0,375}=256^{\frac{3}{8}} =8</math> | <math>256^{0,375}=256^{\frac{3}{8}} =8</math> | ||
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+ | {{Merke|1=Für <math>a^{\frac{m}{n}}</math> hat man zwei mögliche Wurzelschreibweisen: <br> | ||
+ | <center><math>a^{\frac{m}{n}}=\sqrt[n]{a^m}</math> oder <math>a^{\frac{m}{n}}=(\sqrt [n]{a})^m</math>.</center> }} | ||
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− | {{Aufgaben-blau|1|2=Schaue dir die | + | {{Aufgaben-blau|1|2=Schaue dir die Beispiele im Buch auf S. 114 in der unteren Hälfte und auf S. 115 an. }} |
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<math>4^{\frac{1}{3}}\cdot 2^{\frac{1}{3}}=8^{\frac{1}{3}}=\sqrt[3]{8}=2</math> <br> | <math>4^{\frac{1}{3}}\cdot 2^{\frac{1}{3}}=8^{\frac{1}{3}}=\sqrt[3]{8}=2</math> <br> | ||
<math>28^{\frac{1}{3}}: 3,5^{\frac{1}{3}}=8^{\frac{1}{3}}=\sqrt[3]{8}=2</math> <br> | <math>28^{\frac{1}{3}}: 3,5^{\frac{1}{3}}=8^{\frac{1}{3}}=\sqrt[3]{8}=2</math> <br> | ||
− | <math>7^{2,25} | + | <math>7^{2,25}: 7^{1,25}=7^{2,25-1,25}=7^1 =7</math> <br> |
<math>\sqrt 5 \cdot \sqrt [3]{25}=5^{\frac{1}{2}}\cdot 5^{\frac{2}{3}}=5^{\frac{1}{2}+\frac{2}{3}}=5^{\frac{7}{6}}=\sqrt[6]{5^7}=5\cdot\sqrt[6]{5}\approx 6,54</math><br> | <math>\sqrt 5 \cdot \sqrt [3]{25}=5^{\frac{1}{2}}\cdot 5^{\frac{2}{3}}=5^{\frac{1}{2}+\frac{2}{3}}=5^{\frac{7}{6}}=\sqrt[6]{5^7}=5\cdot\sqrt[6]{5}\approx 6,54</math><br> | ||
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Am Beispiel <math>81^{\frac{3}{4}}</math> sieht man, dass oft der zweite Weg der günstigere ist:<br> | Am Beispiel <math>81^{\frac{3}{4}}</math> sieht man, dass oft der zweite Weg der günstigere ist:<br> | ||
1. <math>81^{\frac{3}{4}}=\sqrt[4]{81^3}=\sqrt[4]{531441} = 27</math> Hier hilft nur noch der Taschenrechner, das ist im Kopf nicht machbar!<br> | 1. <math>81^{\frac{3}{4}}=\sqrt[4]{81^3}=\sqrt[4]{531441} = 27</math> Hier hilft nur noch der Taschenrechner, das ist im Kopf nicht machbar!<br> | ||
− | 2. <math>81^{\frac{3}{4}}=(\sqrt[4]{81})^3 = 3^3 = 27</math> Hier blieben die Zahlen klein und | + | 2. <math>81^{\frac{3}{4}}=(\sqrt[4]{81})^3 = 3^3 = 27</math> Hier blieben die Zahlen klein und überschaubar. |
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116/3 a) <math>2^{\frac{4}{5}}</math><br> | 116/3 a) <math>2^{\frac{4}{5}}</math><br> | ||
b) <math>2^{\frac{4}{5}}</math><br> | b) <math>2^{\frac{4}{5}}</math><br> | ||
− | c) <math>0,2^{\frac{1}{3}}= | + | c) <math>0,2^{\frac{1}{3}}=5^{-\frac{1}{3}}</math> - Die Basis soll eine natürliche Zahl sein!<br> |
d) <math>\left ( \frac{1}{40} \right)^{\frac{1}{12}}=40^{-\frac{1}{12}}</math><br> | d) <math>\left ( \frac{1}{40} \right)^{\frac{1}{12}}=40^{-\frac{1}{12}}</math><br> | ||
+ | Hier kann man das Ergebnis noch teilweise radizieren. Es ist <math>40 = 2^3 \cdot 5</math>, also <math>40^{-\frac{1}{12}}=(2^3 \cdot 5)^{-\frac{1}{12}}=2^{-\frac{3}{12}}\cdot 5^{-\frac{1}{12}}=2^{-\frac{1}{4}}\cdot 5^{-\frac{1}{12}}</math><br> | ||
e) <math>2^{\frac{5}{4}}</math><br> | e) <math>2^{\frac{5}{4}}</math><br> | ||
f) <math>3^{\frac{1}{2}}=3^{0,5}</math> }} | f) <math>3^{\frac{1}{2}}=3^{0,5}</math> }} | ||
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... = <math> (2^5)^{\frac{1}{20}}=2^{5\cdot \frac{1}{20}}=2^{\frac{1}{4}}=\sqrt [4]{2}</math><br> | ... = <math> (2^5)^{\frac{1}{20}}=2^{5\cdot \frac{1}{20}}=2^{\frac{1}{4}}=\sqrt [4]{2}</math><br> | ||
... = <math>(a^{12})^{\frac{1}{12}}=a^{12\cdot \frac{1}{12}}=a</math> }} | ... = <math>(a^{12})^{\frac{1}{12}}=a^{12\cdot \frac{1}{12}}=a</math> }} | ||
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+ | {{Aufgaben-blau|7|2=Und nun noch ein paar Anwendungsaufgaben: Buch S. 117 / 9, 11 }} | ||
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+ | {{Lösung versteckt|1=117/9<br> | ||
+ | a) Ein Kubikmeterwürfel hat das Volumen V = 1 m<sup>3</sup>. Ein Würfel der doppeltes Volumen hat hat das Volumen V<sub>neu</sub> = 2 m<sup>3</sup> und die Seitenlänge <math>b = \sqrt [3]{2} m \approx 1,26</math> | ||
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+ | b) TR liefert <math>b \approx 1,260</math> | ||
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+ | c) --- | ||
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+ | d) [[Datei:117-9d.jpg]] | ||
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+ | e) In Aufgabe a) wird die Seitenlänge a = 1m zu Grunde gelegt und man rechnet die Seitenlänge des neuen Altars aus.<br> | ||
+ | Bei b) wird die Gleichung x<sup>3</sup> = 2, die sich algebraisch als Lösung ergibt nach x aufgelöst und man erhält die Seitenlänge des "doppelten Kubikmeterwürfels".<br> | ||
+ | Bei d) führt die Frage nach dem Schnittpunkt auf die Gleichung x<sup>3</sup> = 2, die man in b) schon gelöst hat. | ||
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+ | Allgemein kann man die Problemstellung lösen. Der "alte Altar" hat das Volumen V = a<sup>3</sup>. Der neue Altar mit Seitenlänge b soll doppeltes Volumen haben, also V = b<sup>3</sup> = 2 · a<sup>3</sup>. Dies führt zur Gleichung b<sup>3 </sup> = 2 · a<sup>3</sup> und zur Lösung <math>b = \sqrt [3] {2} \cdot a</math>. | ||
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+ | 117 /11<br> | ||
+ | a) [[Datei:117--11a.jpg]]<br> | ||
+ | b) [[Datei:117--11b.jpg]]<br> | ||
+ | Die Werte stimmen näherungsweise überein.<div> | ||
+ | }} |
Aktuelle Version vom 24. März 2021, 17:53 Uhr
Merke:
Für die allgemeine Wurzel kann man auch eine Potenz schreiben. Es ist für a , n N \ {1} Weiter ist Insbesondere ist |
Beispiele:
Für hat man zwei mögliche Wurzelschreibweisen: |
|
Sind r und s rationale Zahlen, dann schreibt es sich einfacher
|
Beispiele:
Vereinfache so weit als möglich:
Radiziere so weit als möglich (teilweises Radizieren)
Noch ein paar Tipps bevor es ans Rechnen geht! Wenn ein Minuszeichen im Exponenten steht, dann beachte, dass ist. Bei der Einführung der rationalen Exponenten ist . Hier sieht man, dass der Nenner n des Exponenten für die Wurzel zuständig ist und der Zähler m potenziert. Am Beispiel sieht man, dass oft der zweite Weg der günstigere ist:
|
a) )
b) Es ist oft sinnvoll zuerst die Wurzel zu ziehen (Nenner) und dann zu Potenzieren (Zähler).
c) Auch hier zuerst (mit den Nenner) radizieren und dann (mit dem Zähler) potenzieren.
d)
116/2 a)
b)
c)
116/3 a)
b)
c) - Die Basis soll eine natürliche Zahl sein!
d)
Hier kann man das Ergebnis noch teilweise radizieren. Es ist , also
e)
a) . Damit ist
b) . Damit ist
c) Damit ist
d) . Damit ist
e) . Damit ist
a) ;
... =
... =
b)
... =
... =
c)
... =
... =
... = - in der Klammer steht eine Wurzel und Wurzelziehen und Quadrieren heben sich auf!
d)
e)
... =
... =
... =
f) ... =
... =
... =
... = - es ist stets
g)
... =
... =
117/9
a) Ein Kubikmeterwürfel hat das Volumen V = 1 m3. Ein Würfel der doppeltes Volumen hat hat das Volumen Vneu = 2 m3 und die Seitenlänge
b) TR liefert
c) ---
e) In Aufgabe a) wird die Seitenlänge a = 1m zu Grunde gelegt und man rechnet die Seitenlänge des neuen Altars aus.
Bei b) wird die Gleichung x3 = 2, die sich algebraisch als Lösung ergibt nach x aufgelöst und man erhält die Seitenlänge des "doppelten Kubikmeterwürfels".
Bei d) führt die Frage nach dem Schnittpunkt auf die Gleichung x3 = 2, die man in b) schon gelöst hat.
Allgemein kann man die Problemstellung lösen. Der "alte Altar" hat das Volumen V = a3. Der neue Altar mit Seitenlänge b soll doppeltes Volumen haben, also V = b3 = 2 · a3. Dies führt zur Gleichung b3 = 2 · a3 und zur Lösung .
Die Werte stimmen näherungsweise überein.