Aufgabenbeispiele von Potenzgesetze

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1. PG: Potenzen mit gleicher Basis

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: x 6 · x 3

Lösung einblenden

Nach dem Potenzgesetz: a n a m = an+m gilt:

x 6 · x 3

= x 6+3

= x 9

1. PG: Potenzen mit gleicher Basis (Zahlen)

Beispiel:

Berechne ohne WTR: 2 6 2 9

Am Ende muss also eine (potenzfreie) Zahl stehen.

Lösung einblenden

2 6 2 9

Herkömmlicher Weg:

2 6 2 9

= 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2

= 1 2 · 2 · 2

= 1 8

Schnellerer Weg mit dem Potenzgesetz:

2 6 2 9

= 2 6 -9

= 2 -3

= 1 2 3

= 1 8

1. PG: Potenzen mit gleicher Basis (+ Koeffizient)

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: -6 x 2 3 x 7

Lösung einblenden

-6 x 2 3 x 7 = -6 · x 2 3 · x 7 = -2 x 2 x 7

Nach dem Potenzgesetz: a n a m = an-m gilt:

= -2 x 2-7

= -2 x -5

= - 2 x 5

1. PG: Potenzen mit gl. Basis (+ Koeffizient +neg)

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: 9 x -5 3 x 3

Lösung einblenden

9 x -5 3 x 3 = 9 · x -5 3 · x 3 = 3 x -5 x 3

Nach dem Potenzgesetz: a n a m = an-m gilt:

= 3 x -5 - 3

= 3 x -8

= 3 x 8

2. PG: Potenzen mit gleichem Exponenten

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: ( 5x ) 2

Das heißt, dass der vereinfachte Term ohne Klammer und mit möglichst einfacher Basis und einfachem Exponent dargestellt ist.

Lösung einblenden

Nach dem Potenzgesetz: an⋅bn= (a⋅b)n gilt:

( 5x ) 2

= 5 2 · x 2

= 25 x 2

2. PG: Potenzen mit gleichem Exponenten (Zahlen)

Beispiel:

Berechne ohne WTR (möglichst geschickt): 5 9 2 9

Am Ende muss also eine (potenzfreie) Zahl stehen.

Lösung einblenden

= 5 9 · 2 9

= 5 · 5 · 5 · 5 · 5 · 5 · 5 · 5 · 52 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2

= 5 · 2 · 5 · 2 · 5 · 2 · 5 · 2 · 5 · 2 · 5 · 2 · 5 · 2 · 5 · 2 · 5 · 2

= ( 5 · 2 ) 9

= 10 9

= 1000000000

3. PG: Potenzen potenzieren

Beispiel:

Vereinfache zu einem möglichst einfachen Potenzterm, der nur noch eine Basis und eine Hochzahl hat: ( x 3 ) 5

In der Basis und im Exponent dürfen nur noch eine Zahl oder die Variable x alleine stehen, z.B. 31x oder x19.

Lösung einblenden

Nach dem Potenzgesetz: (an)m= an⋅m gilt:

( x 3 ) 5

= x 3 · 5

= x 15

3. PG: Potenzen potenzieren (+ Koeffizient)

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: ( 2 2 x ) 3

Das heißt, dass der vereinfachte Term ohne Klammer und mit möglichst einfacher Basis und einfachem Exponent dargestellt ist.

Lösung einblenden

Nach dem Potenzgesetz: (an)m= an⋅m gilt:

( 2 2 x ) 3

= 2 3 · ( 2 x ) 3

= 2 3 · 2 x · 3

= 8 2 3x

Jetzt wendet man das Potenzgesetz (an)m= an⋅m rückwärts an:

= 8 ( 2 3 ) x

= 8 8 x

Potenzen multiplizieren

Beispiel:

Berechne den folgenden Term ohne Taschenrechner: 5 7 · 10 -7

Das Ergebnis muss dann eine Zahl ohne Potenz sein.

Lösung einblenden

Potenzen mit negativen Hochzahlen verschieben wir vom Zähler in den Nenner (bzw. umgekehrt) und drehen dadurch das Vorzeichen um.

5 7 · 10 -7

= 5 7 10 7

= ( 5 10 ) 7

= ( 1 2 ) 7

= 1 128

Vereinfachen von Potenzen

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: x 3 · ( x -1 + x 4 ) -4 x 2

Lösung einblenden

x 3 · ( x -1 + x 4 ) -4 x 2

= x 3 · x -1 + x 3 · x 4 -4 x 2

= x 2 + x 7 -4 x 2

= x 7 -3 x 2

Ausklammern mit Potenzgesetzen

Beispiel:

Berechne den folgenden Term ohne WTR: 32 · 8 3 - 5 · 8 4 8 4

Lösung einblenden

Hier sollte man erkennen, dass man die 32 als 4 ⋅ 8 schreiben kann.
Dann kann man der Reihe nach ausklammern und kürzen:

32 · 8 3 - 5 · 8 4 8 4

= 48 · 8 3 - 5 · 8 4 8 4

= 4 · 8 4 - 5 · 8 4 8 4

= ( 4 - 5 ) · 8 4 8 4

= 4 - 5

= -1

Potenzen mit binom. Formeln

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: ( 2x +1 ) 3 ( 4 x 2 +4x +1 ) 2

Dabei darf im Ergebnis nur noch eine Potenz (von einer Summe, Differenz oder Quotient) stehen, keine Summe/Differenz von Potenzen!

Lösung einblenden

Hier ist es eben wichtig, dass man die Binomischen Formeln erkennt und dann rückwärts anwendet:

( 2x +1 ) 3 ( 4 x 2 +4x +1 ) 2

= ( 2x +1 ) 3 ( ( 2x +1 ) 2 ) 2

= ( 2x +1 ) 3 ( 2x +1 ) 4

= 1 2x +1