Aufgabenbeispiele von Potenzgesetze

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1. PG: Potenzen mit gleicher Basis

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: x 2 x 4

Lösung einblenden

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

x 2 x 4

= x 2-4

= x -2

= 1 x 2

1. PG: Potenzen mit gleicher Basis (Zahlen)

Beispiel:

Berechne ohne WTR: (-4) 6 ⋅ (-4) -4

Am Ende muss also eine (potenzfreie) Zahl stehen.

Lösung einblenden

(-4) 6 ⋅ (-4) -4

Herkömmlicher Weg:

( -4 ) 6 · ( 1 ( -4 ) 4 )

= (-4) · (-4) · (-4) · (-4) · (-4) · (-4) (-4) · (-4) · (-4) · (-4)

= (-4) · (-4)

= 16

Schnellerer Weg mit dem Potenzgesetz:

(-4) 6 ⋅ (-4) -4

= (-4) 6 -4

= ( -4 ) 2

= 16

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

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: 2 x 6 · 3 x 4

Lösung einblenden

2 x 6 · 3 x 4 = 2 · x 6 · 3 · x 4 = 6 x 6 · x 4

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

= 6 x 6+4

= 6 x 10

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

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: 6 x -5 · 4 x -7

Lösung einblenden

6 x -5 · 4 x -7 = 6 · x -5 · 4 · x -7 = 24 x -5 · x -7

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

= 24 x -5 + ( -7 )

= 24 x -12

= 24 x 12

2. PG: Potenzen mit gleichem Exponenten

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: ( 2x ) 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:

( 2x ) 2

= 2 2 · x 2

= 4 x 2

2. PG: Potenzen mit gleichem Exponenten (Zahlen)

Beispiel:

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

Am Ende muss also eine (potenzfreie) Zahl stehen.

Lösung einblenden

= 9 2 · 2 2

= 9 · 9 ⋅ 2 · 2

= 9 · 2 · 9 · 2

= ( 9 · 2 ) 2

= 18 2

= 324

3. PG: Potenzen potenzieren

Beispiel:

Vereinfache zu einem möglichst einfachen Potenzterm, der nur noch eine Basis und eine Hochzahl hat: ( 5 x ) 2

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:

( 5 x ) 2

= 5 x · 2

= 5 2x

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

= ( 5 2 ) x

= 25 x

3. PG: Potenzen potenzieren (+ Koeffizient)

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: ( 3⋅ 3 x ) 4

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:

( 3⋅ 3 x ) 4

= 3 4 · ( 3 x ) 4

= 3 4 · 3 x · 4

= 81⋅ 3 4x

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

= 81⋅ ( 3 4 ) x

= 81⋅ 81 x

Potenzen multiplizieren

Beispiel:

Berechne den folgenden Term ohne Taschenrechner: 2 -3 · 6 3

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.

2 -3 · 6 3

= 6 3 2 3

= ( 6 2 ) 3

= 3 3

= 27

Vereinfachen von Potenzen

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: ( x -3 + x 2 ) · x 5 -5 x 2

Lösung einblenden

( x -3 + x 2 ) · x 5 -5 x 2

= x -3 · x 5 + x 2 · x 5 -5 x 2

= x 2 + x 7 -5 x 2

= x 7 -4 x 2

Ausklammern mit Potenzgesetzen

Beispiel:

Berechne den folgenden Term ohne WTR: 4 · 5 3 + 4 4 · 5 3 20 3

Lösung einblenden

Hier sollte man erkennen, dass die Basis im Nenner gerade das Produkt der beiden Basen im Zähler ist (20 = 4 ⋅ 5)
Dann kann man der Reihe nach ausklammern und kürzen:

4 · 5 3 + 4 4 · 5 3 20 3

= ( 4 + 4 4 ) · 5 3 ( 4⋅5 ) 3

= ( 4 + 4 4 ) · 5 3 4 3 · 5 3

= 4 + 4 4 4 3

= 4 · ( 1 + 4 3 ) 4 3

= 1 + 64 4 2

= 65 16

Potenzen mit binom. Formeln

Beispiel:

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

( x 2 -1 ) 2 ( x +1 ) 2

= ( ( x +1 ) · ( x -1 ) ) 2 ( x +1 ) 2

= ( x +1 ) 2 · ( x -1 ) 2 ( x +1 ) 2

= 1 · ( x -1 ) 2 1

= ( x -1 ) 2