Beim Rechnen mit Potenzen gibt es einige Rechenregeln. Betrachten wir zunächst Potenzen mit gleicher Basis: Multiplikation von Potenzen Man rechnet als Ergebnis 2 + 3 = 5 2+3=5 als Exponent. Allgemein kann man schreiben: Division von Potenzen Man rechnet als Ergebnis 3 − 2 = 1 3-2 = 1 als Exponent. Allgemein kann man schreiben: Addition und Subtraktion von Potenzen Bei der Addition und Subtraktion kann man keine Vereinfachung machen. Beispielsweise x + x 3 x+x^3 lässt sich nicht vereinfachen. Dieses Werk steht unter der freien Lizenz CC BY-SA 4. 0. → Was bedeutet das?
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Die Potenzgesetze ermöglichen uns, Potenzen mit ähnlichen Eigenschaften zusammenzufassen, zum Beispiel das Zusammenfassen von Potenzen mit der gleichen Basis oder Potenzen mit dem gleichen Exponenten. Multiplizieren von Potenzen mit der gleichen Basis
Bei einer Multiplikation von Potenzen mit der gleichen Basis addieren wir alle Exponenten und lassen die Basis erhalten. Da bei dieser Addition auch eine negative Zahl herauskommen kann, schließen wir für die Basis a die Null aus. Die Exponenten nennen wir mal u und v.
Beispiel:
Dividieren von Potenzen mit der gleichen Basis
Das Dividieren von Potenzen mit der gleichen Basis lässt sich auf das Multiplizieren von Potenzen mit der gleichen Basis zurückführen. Denn durch eine Potenz teilen ist wie Multiplizieren mit einer Potenz mit negativem Exponenten. Multiplizieren von Potenzen mit dem gleichen Exponenten
Da der Exponent u negativ sein kann, müssen wir wieder Null für a und b ausschließen. Auch das können wir nachrechnen:
Dividieren von Potenzen mit dem gleichen Exponenten
Das Dividieren von Potenzen mit dem gleichen Exponenten funktioniert analog zum Multiplizieren.
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6 3: 2 3 = ( 6: 2) 3 = 3 3
a n: b n = ( a: b) n
Wenn du zwei Potenzen mit dem gleichen Exponenten dividierst, dividierst du nur die Basis und lässt den Exponenten gleich. (2 5) 3 = 2 5 • 3 = 2 15
(x a) b = x a • b
Wenn zwei Exponenten hintereinander stehen, kannst du die Exponenten multiplizieren. Wenn im Exponenten ein Bruch steht, kannst du die Potenz zu einer Wurzel umschreiben. Potenzgesetze gleiche Basis
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Schau dir diese Potenzgesetze nun an ein paar Beispielen an. Als erstes sollst du Potenzen vereinfachen, die die gleiche Basis haben. Es unterscheiden sich dann nur die hochgestellten Zahlen, die sogenannten Exponenten. Potenzen multiplizieren
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Wenn du zwei Potenzen multiplizieren willst, die die gleiche Basis haben, dann kannst du stattdessen auch die beiden Exponenten addieren. Diese Rechnung stellst du dann als eine Potenz dar. Beispiele zum Potenzen multiplizieren:
Wenn du zwei Potenzen mit gleicher Basis multiplizieren willst, musst du nur die Exponenten addieren.
Der Satz kann aber laut Definition nur gelten, wenn m > n ist. Wir untersuchen daher die Fälle m = n und m < n Bei der Division gleicher Potenzen ergibt sich im Ergebnis der Exponent 0. Die Division gleicher Zahlen führt zum Ergebnis 1. Daher ist es sinnvoll, a 0 = 1 zu definieren. Ist der Zählerexponent kleiner als der Nennerexponent, so ergibt sich bei der Anwendung der Regel über die Division von Potenzen eine negative Zahle als Exponent. Um die Allgemeingültigkeit der Regel zu erreichen, muss die Definition des Potenzbegriffes erweitert und die Potenz mit negativen Exponenten sinnvoll interpretiert werden. Setzt man eine Potenz vom Zähler in den Nenner oder umgekehrt, so ändert sich das Vorzeichen des Exponenten. Erweiterte Potenzdefinition: Das heißt, die Basis der Potenz kann eine reelle Zahl sein. Der Exponent kann eine ganze Zahl. Eine ausführliche Erklärung der Zahlenmengen finden Sie im Beitrag Entwicklung der Zahlenmengen eine Übersicht dazu in Standardmengen und mathematische Zeichen.