Wiki-Quellcode von BPE 12.1 Potenzen mit rationalem Exponenten, Normdarstellung
Version 241.1 von Martin Rathgeb am 2026/04/24 00:34
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| author | version | line-number | content |
|---|---|---|---|
| 1 | {{seiteninhalt/}} | ||
| 2 | |||
| 3 | [[Kompetenzen.K4]] [[Kompetenzen.K5]] Ich kann Potenzen mit rationalen Exponenten in Wurzelausdrücke umwandeln und umgekehrt. | ||
| 4 | [[Kompetenzen.K4]] [[Kompetenzen.K5]] Ich kann Potenzen mit negativen Exponenten in Bruchausdrücke umwandeln und umgekehrt. | ||
| 5 | [[Kompetenzen.K4]] [[Kompetenzen.K5]] Ich kann Zahlen in Normdarstellung angeben. | ||
| 6 | [[Kompetenzen.K4]] [[Kompetenzen.K5]] Ich kann Zahlen aus dem Makro- oder Mikrozahlenbereich als Zehnerpotenzen darstellen. | ||
| 7 | |||
| 8 | == Potenz als Schreibweise (Voraussetzung / Aktivierung) == | ||
| 9 | |||
| 10 | {{aufgabe id="Potenz als Schreibweise – Vorzeichen untersuchen" afb="I-II" kompetenzen="K1, K5" zeit="2" quelle="Martin Rathgeb" cc="BY-SA"}} | ||
| 11 | (% style="list-style: alphastyle" %) | ||
| 12 | 1. Berechne die Werte der folgenden Terme: {{formula}}(-1)^3,\ (-1)^4,\ (-2)^3,\ (-2)^4{{/formula}}. | ||
| 13 | 1. Beschreibe, welchen Einfluss der Exponent auf das Vorzeichen einer Potenz mit negativer Basis hat. | ||
| 14 | {{/aufgabe}} | ||
| 15 | |||
| 16 | {{aufgabe id="Potenz als Schreibweise – Werte vergleichen" afb="I-II" kompetenzen="K1, K5" zeit="3" quelle="Martin Rathgeb" cc="BY-SA"}} | ||
| 17 | (% style="list-style: alphastyle" %) | ||
| 18 | 1. Berechne die Werte der folgenden Terme: {{formula}}2^3,\ 3^2,\ 2^4,\ 4^2,\ 2^5,\ 5^2{{/formula}}. | ||
| 19 | 1. Untersuche die Gleichung {{formula}}a^b = b^a{{/formula}}. Finde Beispiele und Gegenbeispiele. | ||
| 20 | {{/aufgabe}} | ||
| 21 | |||
| 22 | {{aufgabe id="Potenz als Schreibweise – Potenz von Potenzen" afb="II" kompetenzen="K1, K4, K5" zeit="4" quelle="Martin Rathgeb" cc="BY-SA"}} | ||
| 23 | Gegeben sind die Terme {{formula}}(5^2)^3,\ (5^3)^2,\ (5^1)^6,\ (5^6)^1{{/formula}}. | ||
| 24 | (% style="list-style: alphastyle" %) | ||
| 25 | 1. Berechne die Terme und vergleiche die Ergebnisse. | ||
| 26 | 1. Formuliere eine Vermutung für den Zusammenhang zwischen {{formula}}(a^m)^n{{/formula}} und einer Potenz der Form {{formula}}a^k{{/formula}} und gib an, wie sich der Exponent {{formula}}k{{/formula}} aus {{formula}}m{{/formula}} und {{formula}}n{{/formula}} ergibt. | ||
| 27 | {{/aufgabe}} | ||
| 28 | |||
| 29 | {{aufgabe id="Potenz als Schreibweise – Potenz von Potenzen – begründen" afb="III" kompetenzen="K1, K2" zeit="4" quelle="Martin Rathgeb" cc="BY-SA"}} | ||
| 30 | (% style="list-style: alphastyle" %) | ||
| 31 | 1. Untersuche, ob für jede positive natürliche Zahl {{formula}}n{{/formula}} die Zahl {{formula}}n^4{{/formula}} das Quadrat einer positiven Zahl ist. Begründe deine Entscheidung. | ||
| 32 | 1. Untersuche, ob für jede positive natürliche Zahl {{formula}}n{{/formula}} die Zahl {{formula}}n^6{{/formula}} das Quadrat einer negativen Zahl ist. Begründe deine Entscheidung. | ||
| 33 | {{/aufgabe}} | ||
| 34 | |||
| 35 | == Potenz mit ganzzahligen Exponenten == | ||
| 36 | |||
| 37 | {{aufgabe id="Zahlenfolge und Potenzschreibweise" afb="II" kompetenzen="K1, K4, K5" zeit="4" quelle="Martin Rathgeb" cc="BY-SA"}} | ||
| 38 | Gegeben ist folgender Ausschnitt aus einer Zahlenfolge: | ||
| 39 | | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 | | ||
| 40 | (% style="list-style: alphastyle" %) | ||
| 41 | 1. Stelle die fünf Zahlen in der Form {{formula}}2^n{{/formula}} dar. | ||
| 42 | 1. Beschreibe das Muster der Zahlenfolge und das Muster in der Potenzdarstellung. | ||
| 43 | 1. Ergänze die Folge nach links um ein weiteres Glied und nach rechts um zwei weitere Glieder. | ||
| 44 | 1. Ordne auch den neu entstandenen Zahlen passende Potenzen der Form {{formula}}2^n{{/formula}} zu und erläutere, warum diese Zuordnung sinnvoll ist. | ||
| 45 | {{/aufgabe}} | ||
| 46 | |||
| 47 | {{aufgabe id="Wertetabelle mit negativen Exponenten" afb="I" kompetenzen="K5" quelle="Böhringer, Hauptmann, Könings" cc="BY-SA" zeit="2"}} | ||
| 48 | Bestimme die fehlenden Exponenten und Werte in den Lücken: | ||
| 49 | | {{formula}}\square{{/formula}} | {{formula}}3^2{{/formula}} | {{formula}}3^1{{/formula}} | {{formula}}3^0{{/formula}} | {{formula}}3^{-1}{{/formula}} | {{formula}}3^{-2}{{/formula}} | {{formula}}\square{{/formula}} | ||
| 50 | | 27 | 9 | 3 | {{formula}}\square{{/formula}} | {{formula}}\square{{/formula}} |{{formula}}\square{{/formula}}| {{formula}}\square{{/formula}} | ||
| 51 | {{/aufgabe}} | ||
| 52 | |||
| 53 | {{aufgabe id="Von der Potenz zum Bruch" afb="I" kompetenzen="K5" zeit="2" quelle="Böhringer, Hauptmann, Könings" cc="BY-SA"}} | ||
| 54 | Gib als Bruch an und berechne, wenn möglich. | ||
| 55 | (% style="list-style: alphastyle" %) | ||
| 56 | 1. {{formula}}3^{-5}{{/formula}} | ||
| 57 | 1. {{formula}} a^{-b}{{/formula}} | ||
| 58 | 1. {{formula}}8 \cdot b^{-2}{{/formula}} | ||
| 59 | {{/aufgabe}} | ||
| 60 | |||
| 61 | {{aufgabe id="Vom Bruch zum negativen Exponenten" afb="I" kompetenzen="K5" zeit="1" quelle="[[KMap>>https://kmap.eu]]" cc="BY-SA"}} | ||
| 62 | Gib {{formula}} \frac{1}{8} {{/formula}} in Potenzschreibweise an. | ||
| 63 | {{/aufgabe}} | ||
| 64 | |||
| 65 | {{aufgabe id="Negative Exponenten – Darstellungen vergleichen und begründen" afb="II-III" kompetenzen="K1, K2, K4, K5" zeit="5" quelle="nach eigener Skizze" cc="BY-SA"}} | ||
| 66 | Mehrere Schülerinnen und Schüler stellen die Zahl {{formula}}\frac{1}{81}{{/formula}} als Potenz {{formula}}b^n{{/formula}} dar. Sie machen folgende Angaben: | ||
| 67 | S1: Für meine Darstellung gilt {{formula}}b = 3{{/formula}}. | ||
| 68 | S2: Für meine Darstellung gilt {{formula}}b = \frac{1}{3}{{/formula}}. | ||
| 69 | S3: Für meine Darstellung gilt {{formula}}b = 9{{/formula}}. | ||
| 70 | S4: Für meine Darstellung gilt {{formula}}n = 2{{/formula}}. | ||
| 71 | S5: Für meine Darstellung gilt {{formula}}n = -4{{/formula}}. | ||
| 72 | S6: Für meine Darstellung gilt {{formula}}n = -1{{/formula}}. | ||
| 73 | |||
| 74 | (% style="list-style: alphastyle" %) | ||
| 75 | 1. Bestimme zu jeder Angabe eine passende Potenzdarstellung von {{formula}}\frac{1}{81}{{/formula}}, falls möglich. | ||
| 76 | 1. Vergleiche die gefundenen Darstellungen und gib an, welche übereinstimmen. | ||
| 77 | 1. Erläutere an zwei passenden Darstellungen, wie sich der Exponent verändert, wenn man die Basis durch ihren Kehrbruch ersetzt. | ||
| 78 | 1. Gib eine weitere Potenzdarstellung von {{formula}}\frac{1}{81}{{/formula}} an. | ||
| 79 | {{/aufgabe}} | ||
| 80 | |||
| 81 | {{aufgabe id="Negative Exponenten – Gleichungen untersuchen" afb="II-III" kompetenzen="K1, K4" zeit="4" quelle="Team KS Offenburg (überarbeitet von Martin Rathgeb)" cc="BY-SA"}} | ||
| 82 | Gegeben sind drei Gleichungen ({{formula}}x \in \mathbb{R},\ x \ne 0{{/formula}}): | ||
| 83 | G1. {{formula}}x^{-1} = -x{{/formula}} | ||
| 84 | G2. {{formula}}x^{-1} = \frac{1}{x}{{/formula}} | ||
| 85 | G3. {{formula}}x^{-1} = x{{/formula}} | ||
| 86 | |||
| 87 | (% style="list-style: alphastyle" %) | ||
| 88 | 1. Gib zu jeder Gleichung passende Beispiele oder Gegenbeispiele an. | ||
| 89 | 1. Ordne die Gleichungen den folgenden Gleichungen zu und begründe: {{formula}}1=1,\quad x^2=-1,\quad x^2=1{{/formula}} | ||
| 90 | 1. Begründe, warum der Fall {{formula}}x=0{{/formula}} ausgeschlossen werden muss. | ||
| 91 | {{/aufgabe}} | ||
| 92 | |||
| 93 | == Potenzen mit Exponenten der Form 1/n == | ||
| 94 | |||
| 95 | {{aufgabe id="Wertetabelle mit rationalem Exponenten fortführen" afb="I" kompetenzen="K5" quelle="Holger Engels" cc="BY-SA" zeit="3"}} | ||
| 96 | Führe fort .. | ||
| 97 | |||
| 98 | | {{formula}}2^4{{/formula}} | {{formula}}2^2{{/formula}} | {{formula}}2^1{{/formula}} | {{formula}}2^{1/2}{{/formula}} | {{formula}}2^{1/4}{{/formula}} | ||
| 99 | | 16 | 4 | 2 | | | | | ||
| 100 | {{/aufgabe}} | ||
| 101 | |||
| 102 | |||
| 103 | {{aufgabe id="Von der Potenz- zur Wurzelschreibweise" afb="II" kompetenzen="K5, K6" zeit="2" quelle="Böhringer, Hauptmann,Könings" cc="BY-SA"}} | ||
| 104 | Gib in Wurzelschreibweise an und berechne, wenn möglich. | ||
| 105 | (% style="list-style: alphastyle" %) | ||
| 106 | 1. {{formula}}81^{\frac{1}{2}}{{/formula}} | ||
| 107 | 1. {{formula}}8^{\frac{1}{3}}{{/formula}} | ||
| 108 | 1. {{formula}}0,0016^{\frac{1}{4}}{{/formula}} | ||
| 109 | 1. {{formula}}a^{\frac{8}{3}}{{/formula}} | ||
| 110 | {{/aufgabe}} | ||
| 111 | |||
| 112 | {{aufgabe id="Von der Wurzel- zur Potenzschreibweise" afb="I" kompetenzen="K5, K6" zeit="2" quelle="Böhringer, Hauptmann, Könings" cc="BY-SA"}} | ||
| 113 | Gib in Potenzschreibweise an und berechne, wenn möglich. | ||
| 114 | (% style="list-style: alphastyle" %) | ||
| 115 | 1. {{formula}}\sqrt{3^5}{{/formula}} | ||
| 116 | 1. {{formula}}\sqrt[4]{9^2}{{/formula}} | ||
| 117 | 1. {{formula}}\sqrt[a]{b^c}{{/formula}} | ||
| 118 | {{/aufgabe}} | ||
| 119 | |||
| 120 | {{aufgabe id="Lücken bei der Wurzel- und Potenzschreibweise" afb="II" kompetenzen="K5" quelle="Böhringer, Hauptmann,Könings" cc="BY-SA" zeit="3"}} | ||
| 121 | Ermittle die fehlenden Zahlen in den Lücken: | ||
| 122 | (% style="list-style: alphastyle" %) | ||
| 123 | 1. {{formula}}a^{\frac{\square}{4}}=\sqrt[\square]{a^5}{{/formula}} | ||
| 124 | 1. {{formula}}\sqrt[5]{b^{\frac{\square}{2}}}= b^{\frac{3}{10}}{{/formula}} | ||
| 125 | 1. {{formula}}\sqrt[\square]{c^{\frac{4}{5}}}= c^{\frac{4}{15}}{{/formula}} | ||
| 126 | 1. {{formula}}\sqrt[4]{d^{\frac{2}{3}}}= d^{\frac{\square}{6}}{{/formula}} | ||
| 127 | {{/aufgabe}} | ||
| 128 | |||
| 129 | == Potenzen mit rationalen Exponenten == | ||
| 130 | |||
| 131 | {{aufgabe id="Darstellungwechsel begründen" afb="III" kompetenzen="K1, K2, K4, K6" zeit="6" quelle="Team KS Offenburg" cc="by-sa"}} | ||
| 132 | Gegeben ist die Zahl {{formula}} 0,0004 {{/formula}}. | ||
| 133 | |||
| 134 | (% class="abc" %) | ||
| 135 | 1. (((Stelle die Zahl jeweils in den folgenden Darstellungsformen dar: | ||
| 136 | 1. in Prozent | ||
| 137 | 1. als vollständig gekürzter Bruch | ||
| 138 | 1. als Zahl mit negativem Exponenten der Form {{formula}}x^{-2}{{/formula}} | ||
| 139 | 1. als Zehnerpotenz (mind. 2 Beispiele) | ||
| 140 | 1. als Zahl in Normdarstellung))) | ||
| 141 | 1. Erläutere, worin sich diese Darstellungen unterscheiden und für welche Zwecke jeweils eine Darstellung besonders geeignet ist. Gehe dabei auf mindestens zwei verschiedene Darstellungsformen ein. | ||
| 142 | {{/aufgabe}} | ||
| 143 | |||
| 144 | == Zehnerpotenzen und Normdarstellung == | ||
| 145 | |||
| 146 | {{aufgabe id="Normdarstellungen und Namen großer Zahlen mit Zehnerpotenzen" afb="II" kompetenzen="K5" quelle="Team KS Offenburg" cc="BY-SA" zeit="3"}} | ||
| 147 | Gegeben sind die beiden Zahl(darstellung)en {{formula}}123 \cdot 10^{12}{{/formula}} und {{formula}}7,32 \cdot 10^{10}{{/formula}}. | ||
| 148 | |||
| 149 | (% class="abc" %) | ||
| 150 | 1. Beurteile, ob die Zahlen in Normdarstellung angegeben sind; korrigiere andernfalls. | ||
| 151 | 1. Nenne die Namen der Zahlen. | ||
| 152 | {{/aufgabe}} | ||
| 153 | |||
| 154 | {{aufgabe id="Größenzuordnung bei Normdarstellung und Zehnerpotenzen" afb="II" kompetenzen="K2, K4, K6" quelle="Team KS Offenburg" cc="BY-SA" zeit="3"}} | ||
| 155 | Gegeben sind die drei Zahl(darstellung)en {{formula}}7 \cdot 10^{-5}{{/formula}}, {{formula}}1 \cdot 10^{2}{{/formula}} und {{formula}}1 \cdot 10^{-10}{{/formula}}. | ||
| 156 | |||
| 157 | Außerdem passen folgende Beispiele zu den gegebenen Größen: | ||
| 158 | Länge eines Fußballfeldes | ||
| 159 | Durchmesser eines Atoms | ||
| 160 | Dicke eines menschlichen Haares | ||
| 161 | |||
| 162 | (% class="abc" %) | ||
| 163 | 1. Ordne die gegebenen Zahlen der Größe nach (von klein nach groß) und ordne sie gleichzeitig dem jeweils passenden Beispiel begründet zu. | ||
| 164 | 1. Erläutere, warum die Darstellung mit Zehnerpotenzen besonders geeignet ist, um sehr große und sehr kleine Größen miteinander zu vergleichen. | ||
| 165 | {{/aufgabe}} | ||
| 166 | |||
| 167 | |||
| 168 | {{aufgabe id="Normdarstellung des Taschenrechners" afb="II" kompetenzen="K4, K5" zeit="4" quelle="Böhringer, Hauptmann, Könings" cc="by-sa"}} | ||
| 169 | (% class="abc" %) | ||
| 170 | 1. Gib das Ergebnis des Taschenrechners in wissenschaftlicher Schreibweise und als Dezimalzahl an. | ||
| 171 | [[image:Taschenrechnerdisplay.png||width="100"]] | ||
| 172 | 1. Ermittle die Ausgabe des Taschenrechners in wissenschaftlicher Schreibweise. | ||
| 173 | [[image:Taschenrechnerdisplay_1.png||width="100"]] | ||
| 174 | [[image:Taschenrechnerdisplay_2.png||width="100"]] | ||
| 175 | {{/aufgabe}} | ||
| 176 | |||
| 177 | {{seitenreflexion bildungsplan="5" kompetenzen="5" anforderungsbereiche="5" kriterien="5" menge="5"/}} |