zusf_stuetzkurs.nb 1 Urs Vonesch Kurzrepetition Stützkurs 1. Die vier Grundoperationen 1.1. Grundbegriffe a+b Summand plus Summand = Summe (Addition) a-b Minuend minus Subtrahend = Differenz (Subtraktion) a•b Faktor mal Faktor = Produkt (Multiplikation) a:b Dividend durch Divisor = Quotient (Division) an Basis hoch Exponent = Potenz 7•y oder 7y 7 = Koeffizient, y = Variable Der Multiplikationspunkt wird meist weggelassen. (+6) - (-1) + (-2) - (+3) Wir unterscheiden Vorzeichen und Operationszeichen. Zahlen mit Vorzeichen werden in Klammern gesetzt. Vorzeichenregeln: a + (+b) = a + (-b) = a - (+b) = a - (-b) = a+b Printed by Mathematicaafor - Students b a-b a+b Zahlen mit Vorzeichen werden in Klammern gesetzt. zusf_stuetzkurs.nb Vorzeichenregeln: a + (+b) = a + (-b) = a - (+b) = a - (-b) = a+b a-b a-b a+b a•0= 0:a= a:0 0 0 nicht erlaubt (wird "unendlich gross") Zahl und Gegenzahl: Gegenzahl zu 3.5 Gegenzahl zu -7 Gegenzahl zu (a - b) -3.5 +7 -(a - b) oder (b - a) Die Gegenzahl ist die auf dem Zahlenstrahl an 0 gespiegelte Zahl. Es ist die mit (-1) multiplizierte Zahl. Es ist (b - a) = (-1)•(a - b) = - (a - b) Zahl und reziproke Zahl (Kehrwertzahl) Kehrwert zu 5 Kehrwert zu ÅÅÅÅ13 Kehrwert zu ÅÅÅÅ27 Kehrwert zu x Kehrwert zu ÅÅÅÅ1x ÅÅÅÅ15 3 ÅÅÅÅ72 ÅÅÅÅ1x x 1.2. Addition und Subtraktion 2 a) c + c + c + c b) xyz +xyz + xyz c) 7a + 9a + 15 a d) 55 r + 48 r + 13 r 6a) 5(a + b) + 7(a + b) 5 + 12 + b) 12(m + n) + m + n 7 = 12 = 13 Printed by Mathematica for Students 8a) x - (y + z) b) a + (b - c) 2 d) 55 r + 48 r + 13 r zusf_stuetzkurs.nb 6a) 5(a + b) + 7(a + b) 5 + 12 + 8a) x - (y + z) 7 = 12 = 13 b) a + (b - c) 9a) m + (p - m) 10a) 15a - (2a - b) b) 12(m + n) + m + n b) a - (b + c - d) b) 27 x - (10y - 37) c) 9x2 - (4x2 + y) 11) (-17x) + (-15y) + 28x + (-36y) + (-33x) 12) 29m - 18n - (-54n) - (-71m) 13) a + 2b - 5a + 6b + 7a - 12b 14a) a + b - (a - b) 15. b) a + b - (12x + 6b) - (4x + 8b - 10x + 10b) 37a + [22b - (17c + 12b - 11a) + 25c] - [18a - (7b - 3c)] Mehrfache Klammern von innen her auflösen. Behalten Sie die Form der übrigen Klammern {[ ]} bei. Gegeben eine Summe in einer Klammer, vor der ein Minuszeichen steht. Löst man die Klammer auf, so ändern sich die Operationszeichen aller Glieder, die vorher in der Klammer standen. Beispiel: 15 - (x - 2y + 3z - 12) = 15 - x + 2y - 3z + 12 = 27 - x + 2y - 3z Terme mit Zahlen und Buchstaben werden in der Regel alphabetisch geordnet, und die Zahlen werden an den Anfang oder an den Schluss des Terms gebracht (siehe Beispiel oben). 16. 15a - {6a - (3b + 5c - 2a) + [3c - (5a + 7b)]} 17. a - {[(b - 3ab) - (a + 3ab)] - (6a - 3b)} Printed by Mathematica for Students 18a) a - {[(b + c) - d] + e} b) 25a - [(14a - 9b + 3c) - (9a + 13b)] 3 zusf_stuetzkurs.nb 16. 15a - {6a - (3b + 5c - 2a) + [3c - (5a + 7b)]} 17. a - {[(b - 3ab) - (a + 3ab)] - (6a - 3b)} 18a) a - {[(b + c) - d] + e} b) 25a - [(14a - 9b + 3c) - (9a + 13b)] 19a) 18a - [-(14a - 8b) + 3a - 4b] b) (x - y) + {z + [2z - 3y) + p] - y} Lösungen: 2a) 4c b) 3xyz c) 31a d) 116r 6a) 12(a + b) b) 13(m + n) 8a) x - y - z b) a + b - c 9a) m + p - m b) a - b - c + d 10a) 13a + b b) 27x - 10y + 37 c) 5x2 - y 11) -22x - 51y 12) 100m + 36n 13) 3a - 4b 14a) 2b b) a - 23b - 6x 15) 30a + 17b + 5c 16) 12a + 10b + 2c 17) 8a - 4b + 6ab 18a) a - b - c + d - e b) 20a + 22b - 3c 19a) 29a - 4b b) x - 5y + 3z + p Printed by Mathematica for Students 4 zusf_stuetzkurs.nb 5 1.3. Multiplikation a+a+a+a= 4•a = 4a. (4 = Koeffizient, a = Variable) 4a • 5b = 20 ab. Man darf vertauschen und die Koeffizienten miteinander multiplizieren. 3ax2 •7x = 21ax3 Vorzeichenregeln: 4a•3b = (-5a)•(4c) = 7a • (-2x) = (-3p)•(-2q) = 12ab -20ac -14ax 6 pq Distributivgesetz: a (b + c) = ab + ac ("ausmultiplizieren") umgekehrt: ab + ac = a (b + c) ("ausklammern") n (a + b - c) = na + nb - nc umgekehrt: na + nb - nc = n (a + b - c) (+•+ = +) (- • + = -) (+ • - = -) (- • - = +) ausklammern und ausmultiplizieren von rechts: (b + c) a = ba + ca oder ab + ac Punktrechnung vor Strichrechnung: Multiplizieren vor Addieren 3+4•5= 23 3•5+2•4= 23 Multiplikation von Klammersummen: (a + b)(c + d) = ac + ad + bc + bd (a + b)(c - d) = ac - ad + bc - bd (a - b)(c + d) = (a - b)(c - d) = Printed by Mathematica for Students ac + ad - bc - bd ac - ad - bc + bd Multiplikation von Klammersummen: (a + b)(c + d) = ac + ad + bc + bd (a + b)(c - d) = ac - ad + bc - bd (a - b)(c + d) = ac + ad - bc - bd (a - b)(c - d) = ac - ad - bc + bd zusf_stuetzkurs.nb Ausklammern gemeinsamer Koeffizienten: 12x - 6x2 + 4ax - 2bx -2x = 2x (6 - 3x + 2a - b - 1) (-1) ausklammern: -3x2 + 7x - 3 b 2 - a2 -2x - 7y - (3x2 - 7x + 3) - (a2 - b2 ) - (2x + 7y) Ausklammern von Klammern: (a + b) c + (a + b) d c + = d (a + b) (c + d) = (c + d) Klammern Sie gemeinsame Klammern aus. Manchmal müssen Sie zuerst eine zweite Klammer selber setzen. a) (a + b)x - (a + b)y = b) a(x+1)+b(x+1)= c) (4a - 2b) (x + y) - (3a + 4b) (x + y) = d) x (3a + 4b) + 3a + 4b = e) x + y + ax + ay = f) 3a (x - 2) - x + 2 = g) 2ax + 2ay + 3bx + 3by = (Hier entsteht die gemeinsame Klammer erst nach einem Zwischenschritt!) Kommentar zu den Aufgaben a) bis h): Printed by Mathematica for Students a), b) Klammer ausklammern c) Klammer ausklammern. Die zweite Klammer [...] enthält in sich weitere Klammern, die zuerst aufzulösen sind. d) Die zweite Klammer ist zuerst herzustellen. Achtung: Neutralelement 1 beachten! 6 zusf_stuetzkurs.nb 7 Kommentar zu den Aufgaben a) bis h): a), b) Klammer ausklammern c) Klammer ausklammern. Die zweite Klammer [...] enthält in sich weitere Klammern, die zuerst aufzulösen sind. d) Die zweite Klammer ist zuerst herzustellen. Achtung: Neutralelement 1 beachten! e) Vorne: Klammer herstellen; hinten: a ausklammern. Erst jetzt Klammer ausklammern. Neutralelement 1 beachten! f) Hintere Klammer herstellen -> Wechsel des Operationszeichens! Dann Klammer ausklammern. g) Vordere zwei Summanden: a ausklammern, hintere zwei Summanden:b ausklammern. Jetzt die gemeinsam entstandene Klammer ausklammern Lösungen: a) (a + b)(x - y) d) (3a + 4b)(x + 1) g) (x + y)(2a + 3b) b) (x + 1)(a + b) e) (x + y)(1 + a) c) (x + y)(a - 6b) f) (x - z)(3a - 1) 1.5. Brüche und Division Das Vorzeichen beim Dividieren: ÅÅÅÅab = + ÅÅÅÅab -a ÅÅÅÅ bÅÅÅ = - ÅÅÅÅab a ÅÅÅÅ ÅÅÅ = -b - ÅÅÅÅab -a ÅÅÅÅ ÅÅÅ = -b + ÅÅÅÅab Weitere Beziehungen: ÅÅÅÅaa = 1 -a ÅÅÅÅ ÅÅÅ = -a 1 -a ÅÅÅÅ ÅÅÅ = a -1 a ÅÅÅÅ ÅÅÅ = -a -1 Printed by Mathematica for Students zusf_stuetzkurs.nb 8 a-b ÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄ = b-a a- b ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = -1 -Ha - bL Zahl (Eine wichtige Beziehung: ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ = -1) Gegenzahl 3 a H2 b + c - 6 dL ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 3a 6 ab + 3 ac - 18 ad ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = 3a = 2b + c - 6d Achtung: Summanden dürfen nicht einzeln gekürzt werden! nx nx x ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ nx + an - bn nHx + a - bL x+a-b Das Kürzen erfolgt über vorgängiges Ausklammern! - -ÅÅÅÅÅa = ÅÅÅÅaÅÅÅÅÅ (Das Vorzeichen kann vor dem Bruch, im Zähler Beachten Sie: ÅÅÅÅab = ÅÅÅÅ b -b oder im Nenner sein.) Übungen: -a f) ÅÅÅÅ ÅÅÅ -a a) ÅÅÅÅ0a 2. -20 xy a) -180a : 3c b) -25b : -5x c) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅ -4 ab -36 abc -24 f) - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ g) - ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ -8 xz -6 3. x- y a) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ y-x 4. (8ac - 4adx - 2a) : 2a 5. (-42abx + 28ab2 x - 56a2 bx) : (-14abx) 6. 18 ab 21 ab 12 ab ( ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ ) : 3ab 3y 2y y 7. 15 ab 25 ab 5 ab (- ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ ) : (-5ab) 8x 12 x 16 x 8. 18ax : (9ac - 36ad + 18ax) 9. Ausklammern und kürzen: Printed by Mathematica for Students (70ac - 90bc) : (14a - 18b) 10. 0 b) ÅÅÅÅ ÅÅÅ c) ÅÅÅÅa1 -a -a d) ÅÅÅÅ ÅÅÅ e) ÅÅÅÅaa 1 1. 2 a -1 b-a b) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ c) - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ 1 - a2 a-b y-x d) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ -Hx - yL (30ax - 12ay - 40bx + 16by) : (10x - 4y) g) ÅÅÅÅa0 -3 a d) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ 5a -9 ab e) - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ 3 xy - H1 - x L e) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ x2 - 1 2 zusf_stuetzkurs.nb 9 8. 18ax : (9ac - 36ad + 18ax) 9. Ausklammern und kürzen: (70ac - 90bc) : (14a - 18b) 10. (30ax - 12ay - 40bx + 16by) : (10x - 4y) 11. 30 ax + 24 bx - 35 ay - 28 by ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 5a+4b Lösungen: 1a) 0 b) 0 c) a -60 a 2a) ÅÅÅÅÅÅÅÅ cÅÅÅÅÅ 5 xy 5b 3 ab 9 abc b) ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ d) - ÅÅÅÅ35 e) ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ f) - ÅÅÅÅÅÅÅÅ xÅÅÅÅ c) ÅÅÅÅab xy 2 xzÅÅÅÅ 3a) -1 b) -1 c) 1 4) 4c - 2dx - 1 1 7) ÅÅÅÅ 48ÅÅÅÅxÅÅ d) -a d) 1 e) 1 f) 1 g) -4 e) 1 3 6) ÅÅÅÅ ÅÅÅÅ 2y 5) 3 - 2b + 4a 2x 8) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ2ÅÅÅÅxÅÅ c-4d + g) unbestimmt, nicht erlaubt 9) 5c 10) (30ax - 12ay - 40bx + 16by) : (10x - 4y) = (30ax - 40bx - 12ay + 16by) : (10x - 4y) = 10x (3a - 4b) - 4y (3a - 4b) : (10x - 4y) = (10x - 4y)(3a - 4b) : (10x - 4y) = 3a - 4b 11) H6 x - 7 yL H5 a + 4 bL 5a+4b 30 ax + 24 bx - 35 ay - 28 by ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 5a+4b 6 xH5 a + 4 bL - 7 yH5 a + 4 bL 5a+4b = 6x - 7y. Methoden der Umwandlung von Brüchen in Dezimalbrüche: Methode 1: Dividieren: ÅÅÅÅ34 = 3 : 4 = 0.75 Methode 2: 875 Erweitern auf einen Dezimalnenner: ÅÅÅÅ78 = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ = 0.875; 1000 2 4 ÅÅÅÅ ÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ = 0.04 50 100 7. Verwandeln Sie in einen Bruch: 0.125 0.75 2.25 3.04 7.28 1.8 Methode der Umwandlung von Dezimalbrüchen in gewöhnliche Brüche: 125 0.125 = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ = (kürzen) ÅÅÅÅ18 ; 1000 25 2.25 = 2 ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ = 2 ÅÅÅÅ14 ; 100 Printed by Mathematica for Students 8 1.8 = 1 ÅÅÅÅ ÅÅ = 1 ÅÅÅÅ45 10 zusf_stuetzkurs.nb 8. 10 Kürzen Sie: 3 abc ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ 3 bc 60 x y2 zq ab + ac ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ 4 ax ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ 72 xyz ac - ad + bc - bd ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ac + ad + bc + bd (Faktorzerlegung Zähler und Nenner) Summanden können nicht einzeln gekürzt werden. Zähler und Nenner müssen in Faktoren zerlegt werden. Gleiche Faktoren können gekürzt werden. Erweitern heisst, Zähler und Nenner mit der gleichen Zahl multiplizieren. Der Wert des Bruches bleibt unverändert. Kürzen heisst, Zähler und Nenner durch die gleiche Zahl dividieren. Der Wert des Bruches bleibt unverändert. 10. Erweitern Sie folgende Brüche, so dass ganzzahlige Zähler und Nenner entstehen: Beispiele: ÅÅÅÅ13 ÅÅÅÅÅ Å 5 = 2.5 ÅÅÅÅ ÅÅÅÅ 7 ÅÅÅÅ13 • 3 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ 5• 3 3.25 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ 4.5 ÅÅÅÅ1 ÅÅÅÅ43 Å 1 2.7 2.7 • 10 27 = ÅÅÅÅÅÅ ; ÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅ 15 8 8 • 10 80 2 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ 0.25 11. a) ÅÅÅÅ27 + ÅÅÅÅ23 b) ÅÅÅÅ78 - ÅÅÅÅ15 12, a) ÅÅÅÅ79 • ÅÅÅÅ25 b) 1 ÅÅÅÅ23 •2 ÅÅÅÅ35 c) ÅÅÅÅ14 + 0.75 d) 0.8 - ÅÅÅÅ12 Multiplikation von Brüchen: Grundregel: Zähler mal Zähler; Nenner mal Nenner 13. 4 ÅÅÅÅ89 : ÅÅÅÅ ÅÅ 27 Division Bruch durch Bruch: d ad Bruch1 : Bruch2 = Bruch1 mal Kehrwert Bruch 2. ÅÅÅÅab : ÅÅÅÅdcÅ = ÅÅÅÅab • ÅÅÅÅ Å = ÅÅÅÅ ÅÅ c bc 14. a) 3• ÅÅÅÅ27 b) ÅÅÅÅ78 • 6 Printed by Mathematica for Students zusf_stuetzkurs.nb 11 Bruch mal ganze Zahl: 42 21 Die ganze Zahl wird in den Zähler hinaufmultipliziert: ÅÅÅÅ78 •6 = ÅÅÅÅ ÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ = 5 ÅÅÅÅ14 8 4 15. a) ÅÅÅÅ14 : 5 b) ÅÅÅÅ23 : 7 c) 3 ÅÅÅÅ34 : 6 Bruch durch ganze Zahl: 15 Der Divisor (die ganze Zahl) wird in den Nenner multipliziert: 3 ÅÅÅÅ34 : 6 = ÅÅÅÅ ÅÅ : 6 = 4 15 5 ÅÅÅÅ ÅÅ = ÅÅÅÅ8 24 16. a) 5 : ÅÅÅÅ37 b) 2 : ÅÅÅÅ13 Ganze Zahl durch Bruch: Ganze Zahl durch Bruch = Ganze Zahl mal Kehrwert des Bruches: 2 : ÅÅÅÅ13 = 2 • ÅÅÅÅ31 = 2•3 = 6. Lösungen: 20 1) >1 sind ÅÅÅÅ76 ; ÅÅÅÅ ÅÅ ; ÅÅÅÅ32 4 2) 1 ÅÅÅÅ27 = 1 + ÅÅÅÅ27 19 83 3) ÅÅÅÅ ÅÅ ; ÅÅÅÅ ÅÅ ; ÅÅÅÅ83 5 10 4) 3 ÅÅÅÅ14 ; 8 ÅÅÅÅ13 ; 2 ÅÅÅÅ12 21 54 56 5) ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ ; ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ ; ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ 126 126 126 6) 0.75; 0.4; 0.875; 0.1; 0.003; 1.25; 2.04 1 7 4 7) ÅÅÅÅ18 ; ÅÅÅÅ34 ; 2 ÅÅÅÅ14 ; 3 ÅÅÅÅ 25ÅÅ ; 7 ÅÅÅÅ 25ÅÅ ; 1 ÅÅÅÅ 5 5 qy b+c c-d 8a) a; ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ ; ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ ; ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ 6 4x c+d 8 abe 5 13 1 9) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ 10) ÅÅÅÅ ÅÅ ; ÅÅÅÅ ÅÅ ; ÅÅÅÅ ÅÅ ; ÅÅÅÅ81 = 8 6 cde 14 18 12 20 11a) ÅÅÅÅ ÅÅ 21 3 d) ÅÅÅÅ ÅÅ 10 14a) ÅÅÅÅ67 b) 5 ÅÅÅÅ14 27 b) ÅÅÅÅ ÅÅ 40 c) 1 1 2 15a) ÅÅÅÅ ÅÅ b) ÅÅÅÅ ÅÅ c) ÅÅÅÅ58 20 21 14 12a) ÅÅÅÅ ÅÅ 45 b) 4 ÅÅÅÅ13 16a) 11 ÅÅÅÅ23 13) 6 b) 6 Printed by Mathematica for Students zusf_stuetzkurs.nb 12 2.6. Selbsttest 1. 2. Kürzen Sie: H5 x - bL H2 a + cL a) - ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ -c - 2 a 5 x Ha + nL b) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ Ha + nL 15 bx 2 ab + 3 ay - 2 bx - 3 xy c) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 2 bc + 3 cy - 2 bx - 3 xy 4 xy + x d) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ 3x 2a+4b e) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 6a-4b 20 a + 8 b - 12 c f) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ -4 b-2 g) - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ 2-b ax - a + 2 x - 2 h) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ax + a + 2 x + 2 Addieren oder subtrahieren Sie, indem Sie zuerst gleichnamig machen, d.h. den Hauptnenner suchen: 16 ac + 12 ab 20 ac + 26 ab b) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 4 5 Achtung: Bruchstrich = Klammer! 7 a) ÅÅÅÅ ÅÅ - ÅÅÅÅ56 + ÅÅÅÅ38 12 5a 3b c) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ23 3a-9b 4 a - 12 b 3. 5a 3a 7a d) ÅÅÅÅ ÅÅÅ + ÅÅÅÅ ÅÅÅ - ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ 2x 8x 12 b Multiplizieren Sie: a) ÅÅÅÅ37 • ÅÅÅÅ52 •3 x+ y 2 Hx + yL 3 Ha - bL a-b b) ( ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ) ( ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ) 6 Hx + yL 2 Hx + yL a-b 3 Ha - bL by a+c a-c cx c) ÅÅÅÅÅÅÅÅ Å Å • ÅÅÅÅÅÅÅÅ Å Å • ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ • ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ x ac a+c a-c 5a 5b 5c 6x d) ( ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ ÅÅÅ + ÅÅÅÅ ÅÅ ) ( ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ) 12 x 6x 4x 5 a - 10 b + 15 c 4. Division: a) ÅÅÅÅ27 : ÅÅÅÅ35 2 uv 3v b) (- ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ ) : ÅÅÅÅ ÅÅ 3x 2x a x c) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ : ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ a+b a+b 9 3 d) ÅÅÅÅ ÅÅ : ÅÅÅÅ ÅÅ 20 20 5 by + 5 cy yH6 a + 2 bL 3 abHa + bL 5 abHb + cL abH3 a + bL 3a+3b e) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ : ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ : ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ : ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 5 xyHc - dL 5c-5d 4 dx 16 d 5 cx 10 c Printed by Mathematica for Students Beachten Sie: Punktrechnung kommt vor Strichrechnung! 4. Division: a) ÅÅÅÅ27 : ÅÅÅÅ35 2 uv 3v b) (- ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ ) : ÅÅÅÅ ÅÅ 3x 2x zusf_stuetzkurs.nb a x c) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ : ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ a+b a+b 9 3 d) ÅÅÅÅ ÅÅ : ÅÅÅÅ ÅÅ 20 20 5 by + 5 cy yH6 a + 2 bL 3 abHa + bL 5 abHb + cL abH3 a + bL 3a+3b e) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ Å ÅÅÅ Å : ÅÅÅÅÅÅÅÅ Å ÅÅÅ Å ÅÅÅ Å + ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ Å ÅÅÅ Å : ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ Å ÅÅÅ Å ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ Å ÅÅÅ Å : ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 5 xyHc - dL 5c-5d 4 dx 16 d 5 cx 10 c Beachten Sie: Punktrechnung kommt vor Strichrechnung! 6a-2b 4c f) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ : ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ 3 x + 15 6 x + 30 5. Vereinfachen Sie die Doppelbrüche: ÅÅÅÅ5 ÅÅÅÅ2 ÅÅÅÅ2 ÅÅÅÅ3 ÅÅÅÅ7 a) ÅÅÅÅÅÅÅÅ82 Å b) ÅÅÅÅÅÅÅÅ73 Å + ÅÅÅÅÅÅÅÅ35 Å c) ÅÅÅÅÅÅÅÅ81 Å : ÅÅÅÅÅÅÅÅ95ÅÅÅÅÅÅ 7 8 6 6 11 ÅÅÅÅ1 + ÅÅÅÅ1 x d) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅyÅÅ ÅÅÅÅ1 - ÅÅÅÅ1 x y 13. Vereinfachen Sie, indem Sie gleichnamig machen: 2 5 7 7 a) ÅÅÅÅ3x + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ b) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ + ÅÅÅÅ5b c) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ x-1 1-b 3- p 1- p 14. Kürzen Sie: 100 • 100 a) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 25 • 8 Lösungen: 1a) 5x - b x-1 h) ÅÅÅÅÅÅÅÅ x + Å1ÅÅÅ 1 a-x b) ÅÅÅÅ ÅÅÅÅ c) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ 3b c-x -11 ab 4 a + 11 b 2a) ÅÅÅÅ18 b) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ c) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 5 4 Ha - 3 bL 3 3a) 3 ÅÅÅÅ 14ÅÅ by b) - ÅÅÅÅ49 c) ÅÅÅÅ aÅÅ 60 • 32 •21 b) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 20 • 8 • 7 4 y+1 a+2b d) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ e) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ f) -5a - 2b + 3c g) 1 3 3a-2b a H69 b - 14 xL 69 ab - 14 ax d) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ oder ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 24 bx 24 bx d) ÅÅÅÅ12 10 -4 u 4 ab 4a) ÅÅÅÅ ÅÅ b) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ c) ÅÅÅÅax d) 3 e) ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 21 9 xy 3a-b f) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ c y+x 3 59 135 5a) 2 ÅÅÅÅ ÅÅ b) 1 ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ c) ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ d) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ 16 105 308 y-x 3 Hx - 1L 2•x 5x-3 13a) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ x Hx - 1L Hx-1L •x x Hx - 1L 7 H1 - pL - 7 H3 - pL -14 c) ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ H3 - pL H1 - pL H3 - pL H1 - pL 14a) 50 5 H1 - bL 5 •b 5 b) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ H1-bL •b bH1 -bL bH1 - bL b) 36 Printed by Mathematica for Students 13 zusf_stuetzkurs.nb 14 2. Die Binomischen Formeln Die 1. Binomische Formel: a b ab b2 b a2 ab a Ha + bL2 = a2 + 2ab + b2 In Worten: Erster Summand im Quadrat plus 2 Mal erster Summand mal zweiter Summand plus zweiter Summand im Quadrat. Also Achtung: Beim Quadrieren einer Summe dürfen nicht einfach die Summanden quadriert werden! Vielmehr entsteht beim Quadrieren von (a + b) neben den Quadraten a2 und b2 noch der Zwischenterm 2ab. Beispiel: H3 uv + 4 wL2 = 9u2 v2 + 2•3uv•4w + 16w2 = 9u2 v2 + 24uvw + 16w2 Übungen: Bestimmen Sie die Quadrate, indem Sie die 1.Binomische Formel anwenden. a) H1 + xL2 e) Hz2 + 3 uvL b) Hz + 7L2 c) H3 x + 2 yL2 d) H5 xy + 2 aL2 2 Umgekehrt: Schreiben Sie die Terme unten als Quadrat einer Summe: a) a2 + 2a + 1 b) 9a2 + 6a + 1 c) x4 + 2x2 y2 + y4 d) 49x2 + 28x + 4 Printed by Mathematica for Students zusf_stuetzkurs.nb 15 Die 2. Binomische Formel: Ha - bL2 = a2 - 2ab + b2 In Worten: Erster Summand im Quadrat minus 2 Mal erster Summand mal zweiter Summand plus zweiter Summand im Quadrat. Übungen: Bestimmen Sie die Quadrate, indem Sie die 2.Binomische Formel anwenden. a) H1 - xL2 b) Hz - 7L2 e) Hz2 - 3 uvL c) H3 x - 2 yL2 d) H5 xy - 2 aL2 2 Umgekehrt: Schreiben Sie die Terme unten als Quadrat einer Differenz: a) 36a2 - 60ab + 25b2 b) 9 p2 - 6p + 1 c) 4 - 12z + 9z2 Die 3. Binomische Formel: Differenz zweier Quadrate a2 - b2 (a + b) (a - b) = und umgekehrt: a2 - b2 = (a + b) (a - b) Die Differenz zweier Quadrate kann in zwei Faktoren zerlegt werden. Übungen Bestimmen Sie mit Hilfe der 3. Binomischen Formel: a) (3 - 5p)(3 + 5p) b) (2x + 7y)(2x - 7y) d) (1 - r)(1 + r) e) (ax + 2p)(ax - 2p) c) (a2 - pq)(a2 + pq) Umgekehrt: Zerlegen Sie die Differenz der folgenden Quadrate in zwei Faktoren: a) 4c2 - 9d 2 b) 49 p2 - 1 c) 16c4 - 1 e) b2 - 361 f) 4a2 c2 - 25b2 d 2 h) x2 - 1 i) 1 - x2 j) x4 - 1k) x6 - y6 d) a2 b2 - c4 g) x4 - y4 Printed by Mathematica for Students Umgekehrt: Zerlegen Sie die Differenz der folgenden Quadrate in zwei Faktoren: zusf_stuetzkurs.nb a) 4c2 - 9d 2 b) 49 p2 - 1 e) b2 - 361 f) 4a2 c2 - 25b2 d 2 h) x2 - 1 i) 1 - x2 j) x4 - 1k) x6 - y6 c) 16c4 - 1 16 d) a2 b2 - c4 g) x4 - y4 Merken Sie sich: Die Differenz zweier Quadrate können Sie stets nach der 3. Binomischen Formel in zwei Faktoren zerlegen. Auch 1 ist eine Quadratzahl! Gerade Potenzen (x4 , x6 , x8 , usw.) sind Quadrate (von x2 , x3 , x4 , usw.) Zusammenfassung: ( + 2 ) = ( - 2 ) = ( + )( - 2 2- +2 + 2 + )= 2 - ausmultiplizieren Faktorzerlegung Übungen zu den Binomischen Formeln 1. H5 x + 3 yL2 2. H-5 x2 - 2 yL 2 3. H2 + 3 kL2 H2 - 3 kL2 4. (a - 9b)(a + 9b) 5. Zerlegen Sie in Faktoren: 1 - 4 x2 6. Ebenso: h4 - 16 Printed by Mathematica for Students 7. Ebenso: w2 - 4wx + 4x2 2 2 2 4. (a - 9b)(a + 9b) zusf_stuetzkurs.nb 5. Zerlegen Sie in Faktoren: 1 - 4 x2 6. Ebenso: h4 - 16 7. Ebenso: w2 - 4wx + 4x2 8. Ebenso: 25r2 + 20 rs + 4s2 9. Ebenso: 3a2 + 48 b2 - 24ab (Erster Schritt ist immer Ausklammern!) 10. Ebenso: 7x2 - 42xy + 63y2 (Erster Schritt ist immer Ausklammern!) 11. Ebenso: xy2 + 2xy + x (Erster Schritt ist immer Ausklammern!) 12. Zerlegen Sie vollständig in Faktoren: a (x2 - y2 ) + b (x2 - y2 ) 13. Zerlegen Sie in Faktoren: x4 - y4 14. Zerlegen Sie: -c4 - 2c3 d - c2 d 2 (Erster Schritt ist immer Ausklammern!) 15. Zerlegen Sie: 36z + 81z2 + 4 16. a -b Kürzen Sie: ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 3a+3b 17. u + 2 uv + v Kürzen Sie: ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 4u+4v 18. n -n Kürzen Sie: ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ n3 + n2 19. 2 ac - 5 bc Kürzen Sie: ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ 4 a2 - 20 ab + 25 b2 20. 2-2 p ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 4-4 p 21. b -a ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 2a-2b 22. b -9 2b-6 Vereinfachen Sie: ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ : ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ b+3 b2 23. Machen Sie gleichnamig und rechnen Sie dann weiter: b b ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ a-b a+b 24. Ebenso: b b ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ a-b a+b 2 2 2 2 3 2 2 2 2 Printed by Mathematica for Students 17 23. Machen Sie gleichnamig und rechnen Sie dann weiter: b + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ a+b 24. Ebenso: b b ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ a-b a+b zusf_stuetzkurs.nb b ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ a-b Lösungen: 1. 25x2 + 30xy + 9y2 2. 25x4 - 2•(-5x2 )2y + 4y2 = 25x4 + 20x2 y + 4y2 2 3. @H2 + 3 kL H2 - 3 kLD2 = H4 - 9 k 2 L = 16 - 72k 2 + 81k 4 4. a2 - 81b2 5. (1 - 2x)(1 + 2x) 6. (h2 -4)(h2 +4) 7. Hw - 2 xL2 8. H5 er + 2 sL2 9. 3 (a2 + 16b2 - 8ab) = 3 (a2 - 8ab + 16b2 ) = 3 Ha - 4 bL2 10. 7 Hx - 3 yL2 11. x (y2 + 2y + 1) = x Hy + 1L2 12. (x2 - y2 )(a + b) = (x - y)(x + y)(a + b) 13. (x2 - y2 )(x2 + y2 ) = (x - y)(x + y)(x2 + y2 ) 14. -c2 (c2 + 2cd + d 2 ) = -c2 Hc + dL2 15. 81z2 + 36z + 4 = H9 z + 2L2 Ha - bL Ha + bL Hu + vL2 a-b u+v 16. ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ Å ÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ Å ÅÅ Å 17. ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ 3 Ha + bL 3 4 Hu + vL 4 18. 19. 21. 22. 23. 24. n Hn - 1L n Hn - 1L Hn + 1L n Hn - 1L ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ n2 Hn + 1L n2 Hn + 1L n2 2 c H2 a - 5 bL c ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ Å ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅ 2ÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ 2 a 5b H2 a - 5 bL 2 H1 - p L 2 H1 - pL H1 + pL 1+ p 20. ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ 4 H1 - pL 4 H1 - pL 2 2 Hb - aL Hb + aL Hb - aL Hb + aL b+a a+b a+b ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ = - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ 2 Ha - bL -2 Hb - aL -2 -2 2 Hb - 3L Hb + 3L Hb - 3L b b b ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ • ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ Hb + 3L 2 Hb - 3L 2 Hb - 3L 2 b Ha + bL bHa - bL ab + b2 + ab - b2 2 ab ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ 2 -ÅÅÅÅ a2 - b2 a2 - b2 a22 - b2 a b2 b Ha + bL bHa - bL ab + b - H ab - b2 L ab + b2 - ab + b2 2 b2 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ a2 - b2 a2 - b2 a2 - b2 a2 - b2 a2 - b2 2 2 2 3. Faktorzerlegung 3.1. Ausklammern gemeinsamer Faktoren a) am + bm - cm + xm = m (a + b - c + x) b) 27u2 - 12u3 x + 21uv = 3u (9u - 4u2 x + 7v) c) bx - b = b (x - 1). Vergessen Sie das Element 1 nicht! d) -2a - 3ab + 4ac = a (-2 - 3b + 4c). Das Ausklammern ist immer der erste Schritt bei der Faktorzerlegung. Printed by Mathematica for Students 18 zusf_stuetzkurs.nb 19 3.2. Ausklammern ganzer Klammern e) a (x + 1) a + b (x + 1) + = (a + b)• (x + 1) b = (a + b) f) (4a - 2b) (x + y) - (3a + 4b) (x + y) = (x + y) [(4a - 2b) - (3a + 4b)] = (x + y) (4a - 2b - 3a - 4b) = (x + y) (a - 6b) g) x (3a + 4b) + 3a + 4b = x (3a + 4b) + 1•(3a + 4b) = (3a + 4b) (x + 1). Wieder darf das Element 1 nicht vergessen werden! h) x + y + ax + ay = 1 (x + y) + a (x + y) = (x + y)(1 + a) i) 3a (x - 2) - x + 2. Hier muss im hinteren Teil die Klammer zuerst gesetzt werden. Dabei wechselt das Operationszeichen: 3a(x - 2) - (x - 2) = (x - 2)(3a - 1). Dieser Aufgabentyp kommt oft in Prüfungen vor! 3.3. Teilweise ausklammern j) 2ax + 2ay + 3bx + 3by = 2a (x + y) + 3b (x + y). Erst jetzt entsteht eine gemeinsame Klammer, die in einem zweiten Schritt ausgeklammert werden kann: (x + y) (2a + 3b) k) Manchmal muss man die Summanden erst umordnen wie dieses Beispiel zeigt. Zu allererst muss aber hier der gemeinsame Faktor 2 ausgeklammert werden: 2ax - 2ay + 2bx - 2by - 2cx + 2cy = 2 (ax - ay + bx - by - cx + cy) = 2 (ax + bx - cx -ay - by + cy) = 2 [x (a + b - c) - y (a + b - c)] = 2 (a + b - c) (x - y) Printed by Mathematica for Students zusf_stuetzkurs.nb 20 3.4. Binomische Formeln anwenden Vorgängig müssen aber gemeinsame Faktoren ausgeklammert werden! Bei der folgenden Aufgabe muss z.B. zuerst ein gemeinsames x ausgeklammert werden: l) x3 - 36 x = x (x2 - 36) = x (x - 6) (x + 6) Bei der folgenden Aufgabe wird zuerst ein gemeinsamer Faktor 2 ausgeklammert, denn alle Koeffizienten sind gerade Zahlen: m) 2 p2 - 20 pq + 50q2 = 2( p2 - 10 pq + 25q2 ) = 2 Hp - 5L2 3.5. Zweckmässiges Raten Manchmal kann die binomische Formel nicht angewendet werden, da auch nach eventuellem Ausklammern gemeinsamer Faktoren der hinterste Summand kein Quadrat ist. Manchmal hilft dann "zweckmässiges Raten". Beispiel 1: "Plus - Plus": a2 + 8a + 15 Wir raten: (a + .....) (a + .....) 15 erhält man durch 1•15, 3•5, 5•3 oder 15•1. Der Koeffizient 8 entsteht nur bei der Wahl 3•5 oder 5•3. Wir erhalten: a2 + 8a + 15 = (a + 3) (a + 5). Beispiel 2: "Minus - Plus": x2 - 29x + 210 Rate-Ansatz: (x - .....) (x - .....). Warum wählen wir zwei Minuszeichen? 210 = 2•3•5•7. Der Koeffizient 29 entsteht bei der Wahl 210 = 14•15: x2 - 29x + 210 = (x - 14) (x - 15) Beispiel 3: "Plus - Minus": a2 + 2a - 15 Rate-Ansatz: (a + .....) (a - .....). Warum? 15 = 3•5. Wo ist die 3, wo die 5 einzusetzen? Der mittlere Faktor 2 ist positiv, d.h. 5 steht in der "Plus-Klammer" und 3 in der "Minusklammer": a2 + 2a - 15 = (a + 5) (a - 3) Printed by Mathematica for Students Beispiel 4: "Minus - Minus": 2 Beispiel 3: "Plus - Minus": a2 + 2a - 15 21 zusf_stuetzkurs.nb Rate-Ansatz: (a + .....) (a - .....). Warum? 15 = 3•5. Wo ist die 3, wo die 5 einzusetzen? Der mittlere Faktor 2 ist positiv, d.h. 5 steht in der "Plus-Klammer" und 3 in der "Minusklammer": a2 + 2a - 15 = (a + 5) (a - 3) Beispiel 4: "Minus - Minus": a2 - 2a - 15 Rate-Ansatz: (a + .....) (a - .....). Warum? 15 = 3•5 führt ebenfalls zur Lösung, aber diesmal steht die 5 in der "MinusKlammer": a2 - 2a - 15 = (a + 3) (a - 5) 3.6. Zusammenfassung Faktorzerlegung 1. Gemeinsame Faktoren ausklammern. Dies ist immer der erste Schritt! Ev. auch (-1) ausklammern, z.B. bei "vertauschten Differenzen": Hb - aL Hb + aL H-1L Ha - bL Ha + bL b2 - a2 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = -(a + b) a-b a-b a-b 2. Folgende Methoden ausprobieren: 2.1. Gemeinsame Klammern ausklammern. Dabei müssen einige Klammern ev. zuerst gesetzt werden. 2.2. Teilweise ausklammern; dabei müssen ev. einige Summanden zuerst vertauscht werden. Es entstehen dann gemeinsame Klammern, die wiederum ausgeklammert werden können. 2.3. Binomische Formeln anwenden. Den Blick schulen auf: Ê "vorne und hinten Quadrate" Ê "Differenz von zwei Quadraten" (auch 1 ist ein Quadrat!) 2.4. Zweckmässiges Raten Printed by Mathematica for Students zusf_stuetzkurs.nb 22 3.7. Uebungen zur Faktorzerlegung 1. a) ab + ac b) 8a + 8 c) z3 + z2 d) 13a2 - 13a e) 5z - 5 f) x2 y2 - xy g) a4 - a2 h) 2ab - 2b 2. a) 14f - 21g + 28 3. a) 16my - 24ny + 18y b) 9ax3 - 12a2 x2 - 15a3 x 4. Klammern Sie (-1) aus: a) -x -1 b) -mx + n 5. b) 12x - 8y - 4 c) -a + b -1 d) -(a + b) - (c - d) a) a (x + y) + b (x + y)b) a (a - b) + b(a - b) c) 2a (a - b) - c(a - b) d) 4m (m - n) - 3n (m - n) e) 2x (2a - 1) - (2a - 1) f) 5b (3a - 1) - (3a - 1) 6. g) f + g - a(f + g) h) 7m (a - b) - 3n (a - b) - (a - b) + 3n (a - b) i) 4a (x + y) + x + y j) 5a (2a - b) + 2a - b k) 7(4a - 3) - 4a + 3 (a + c)(c + d) + (2a + 3b)(c + d) a) (3a - c)(4m + 5n) - (2a + c)(4m + 5n) b) 4x2 (3a + 5c) + x3 (3a + 5c) 7. a) 12bx - 16b + 27 x - 36 b) 52c + 39d - 56bc - 42bd 8. a) 20ab + 4b - 5a - 1 9. a) 51a2 - 34a - 135ac + 90c 10. a) 15mp - 5mq + 10mr - 3p + q - 2r 11. a) 36a2 - 60ab + 25b2 b) 49 p2 - 1 b) a4 - 2a3 c - a3 b + 2a2 bc b) 25xy3 -50y3 z-15x2 y2 +30xy2 z c) 4c2 - 9d 2 Printed by Mathematica for Students 9. a) 51a2 - 34a - 135ac + 90c 10. a) 15mp - 5mq + 10mr - 3p + q - 2r 11. a) 36a2 - 60ab + 25b2 b) 49 p2 - 1 12. a) 6a2 - 6 13. a) 2x2 - 4x + 2 b) ab2 + 2ab + a d) -a2 - 2ab - b2 e) -3a2 + 18ab - 27b2 zusf_stuetzkurs.nb 14. b) a3 - a b) 25xy3 -50y3 z-15x2 y2 +30xy2 z c) 4c2 - 9d 2 c) 9x3 - 36x Zweckmässiges Raten: a) m2 + 23 m + 102 b) a2 + 2a - 24 d) a2 c - c c) -x2 + 4x - 4 c) c2 - 9c + 20 d) r2 - 15r + 54e) m2 + 19m + 90 15. a)* 255 + 32a + a2 b) c2 + 6c - 7 16. a) a2 - 2ab + b2 - c2 b) 625a3 - 225ab2 17) a2 - a + 2b - 4b2 Lösungen: 1a) a(b + c) e) 5(z - 1) b) 8(a + 1) f) xy (xy - 1) 2a) 7 (2f - 3g + 4) c) z2 (z + 1) d) 13a(a - 1) 2 g) a (a-1)(a+1)h) 2b (a - 1) b) 4 (3x - 2y - 1) 3a) 2y (8m - 12n + 9) b) 3ax (3x2 - 4ax - 5a2 ) 4a) -(x+1) c) -(a - b + 1) b) -(mx - n) d) -a-b-c+d = -(a+b+c-d) 5a) (x + y)(a + b) b) (a - b)(a + b) c) (a - b)(2a - c) d) (m - n)(4m - 3n) e) (2a - 1)(2x - 1) f) (3a - 1)(5b - 1) g) (f + g)(1 - a) h) (a - b)(7m - 3n - 1 + 3n) = (a - b)(7m - 1) i) (x + y)(4a + 1) j) (2a - b)(5a + 1) k) (4a - 3)(7 - 1) = 6 (4a - 3) l) (c + d) (a + c + 2a + 3b) = (c + d)(3a + 3b + c) 6a) (4m + 5n)[(3a - c) - (2a + c)] = (4m + 5n)(3a - c - 2a - c) = (4m+3n)(a - 2c) b) (3a + 5c)(4x2 + x3 ) = (3a + 5c) •x2 • (4 + x) 7a) 3x (4b + 9) - 4(4b + 9) = (4b + 9)(3x - 4) b) 4c (13 - 14b) + 3d (13 - 14b) = (13 - 14b)(4c + 3d) 8a) 4b (5a + 1) - (5a + 1) = (5a + 1) (4b - 1) b) a2 (a2 - 2ac - ab + 2bc) = a2 [a(a - b) - 2c(a - b)] = a2 (a - b)(a - 2c) 9a) 17a (3a - 2) - 45c (3a - 2) = (3a - 2)(17a -Printed 45c) by Mathematica for Students 3 2 b) 25y (x - 2z) - 15xy (x - 2z) = (x - 2z) (25y3 - 15xy2 ) = (x - 2z)•5y2 •(5y - 3x) 10a) 5m (3p - q + 2r) - (3p - q + 2r) = (3p - q + 2r)(5m - 1) 23 7a) 3x (4b + 9) - 4(4b + 9) = (4b + 9)(3x - 4) zusf_stuetzkurs.nb b) 4c (13 - 14b) + 3d (13 - 14b) = (13 - 14b)(4c + 3d) 8a) 4b (5a + 1) - (5a + 1) = (5a + 1) (4b - 1) b) a2 (a2 - 2ac - ab + 2bc) = a2 [a(a - b) - 2c(a - b)] = a2 (a - b)(a - 2c) 9a) 17a (3a - 2) - 45c (3a - 2) = (3a - 2)(17a - 45c) b) 25y3 (x - 2z) - 15xy2 (x - 2z) = (x - 2z) (25y3 - 15xy2 ) = (x - 2z)•5y2 •(5y - 3x) 10a) 5m (3p - q + 2r) - (3p - q + 2r) = (3p - q + 2r)(5m - 1) 11a) H6 a - 5 bL2 12a) 6(a - 1)(a + 1) d) c (a - 1)(a + 1) b) (7p - 1)(7p + 1) c) (2c - 3d)(2c + 3d) b) a(a - 1)(a + 1) c) 9x (x - 2)(x + 2) 13a) 2 Hx - 1L2 b) a Hb + 1L2 d) -(a2 + 2ab + b2 ) = -Ha + bL2 c) -(x2 - 4x + 4) = -Hx - 2L2 e) -3(a2 - 6ab + 9b2 ) = -3Ha - 3 bL2 14a) m2 + 23m + 102 = (m + 6)(m + 17) b) a2 + 2a - 24 = (a + 6)(a - 4) c) (c - 4)(c - 5) d) (r - 6)(r - 9) e) (m + 10)(m + 9) 15a) (a2 + 32 a + 256) - 1 = Ha + 16L2 - 1 = (a + 16 - 1)(a + 16 + 1) = (a +15)(a + 17) b) (c + 7)(c - 1) 16a) Ha - bL2 - c2 = [(a - b) - c] [(a - b) + c] = (a - b - c)(a - b + c) b) 25a (25a2 - 9b2 ) = 25a (5a - 3b)(5a + 3b) 17) a2 - 4 b2 - a + 2b = (a - 2b)(a + 2b) - (a - 2b) = (a - 2b)(a + 2b - 1) Printed by Mathematica for Students 24 zusf_stuetzkurs.nb 25 4. Gleichungen und Ungleichungen 5.1. Selbstevaluation Lösen Sie die folgenden Aufgaben. Was geht gut? Wo entstehen Probleme? 1. Das Doppelte einer Zahl ist ÅÅÅÅ47 . Wie heisst die Zahl? 2. Das Dreifache einer Zahl ist ÅÅÅÅ75 . Wie heisst die Zahl? 3. Bestimmen Sie x: a) ÅÅÅÅ3x • ÅÅÅÅ25 = 6 49 b) ÅÅÅÅ5x • ÅÅÅÅ76 = ÅÅÅÅ ÅÅ 2 10 c) ÅÅÅÅ5x • ÅÅÅÅ23 = ÅÅÅÅ ÅÅ 21 4. Welche Zahl muss zu den folgenden Zahlen addiert werden, um 2 zu erhalten? Formulieren Sie die Gleichungen. 13 4 a) ÅÅÅÅ34 b) ÅÅÅÅ87 c) ÅÅÅÅ ÅÅ d) ÅÅÅÅ ÅÅ 9 11 5. Berechnen Sie x: 5 a) x + ÅÅÅÅ13 = ÅÅÅÅ ÅÅ 12 6. Lösen in in = : a) x + 5 = 8 d) x + 2x = x g) 12 - 7x = -23 j) 3.6x = 15 + x m) -4x > 20 7 b) x + 3 ÅÅÅÅ58 = 7 ÅÅÅÅ ÅÅ 12 b) 8 - x = x e) x + 13 > 0. h) -4x = 5 + x k) 3x ≥ -x c) x - 4 • ÅÅÅÅ34 = ÅÅÅÅ78 c) 8 + x = x f) 2x ≤ x i) 4x > 20 l) 9 - x > -0.5x + 1 7. a) 19x - 32 + 17x = 18x - 30 + 16x - 4 b) 56x - 43 - 53 - 29x = 7 - 72x - 56x + 165x - 112 8. a) ÅÅÅÅ12 (5x - 3) ≥ ÅÅÅÅ54 (2x + 1) 3 H2 X - 7L 7x+1 c) 4 - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ ≤ 1 - ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 5 8 15 x 11 x 9. a) ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ - 25 = 0 16 12 2x+1 2x-1 c) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ54 = 0 3 4 e) 6 x - 1.5 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 12 + 1-4x ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 8 4x-3 9x-5 b) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ - 2 ≥ 1 - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ + 4 2 5 2 x + 19 x+5 d) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ - 3 ≤ 1 - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ 3 7 x+3 2x-8 b) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 5 3 x-5 x d) 2x - 3 - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ 17 51 Printed by Mathematica for Students = 0. 3 H2 X - 7L 7x+1 c) 4 - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ ≤ 1 - ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 5 8 zusf_stuetzkurs.nb 15 x 11 x 9. a) ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ 16 12 - 25 = 0 2x+1 2x-1 c) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ54 = 0 3 4 2 x + 19 x+5 d) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ - 3 ≤ 1 - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ 3 7 x+3 2x-8 b) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 5 3 x-5 x d) 2x - 3 - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ 17 51 6 x - 1.5 1-4x e) ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ = 0. 12 8 10a) 52 + 7x - [8(x + 3) - 3(12 - x)] - 11(5 - 3x) = 9(1 - x) + 10x b) (x + 1)(x + 7) = (x + 2)(x + 3) c) (x + 2)(x - 3) - 3(2x - 3) = Hx - 6L2 + 2 11. Lösen Sie die folgenden Gleichungen mit Parametern nach x auf: a) x + a = 7 - a b) a(x + 2) = 7 c) cx - d = 7d d) px + r = r e) ax + bx = c f) qx = 1 - px 2 g) fx = f + f h) mx - nx = 2m - 2n i) Hx - bL2 = Hx - aL2 Lösungen und Hinweise: 4 1. 2x = ÅÅÅÅ47 |•7 ó 14x = 4 |:14 ó x = ÅÅÅÅ ÅÅ = ÅÅÅÅ27 14 7 2. 3x = ÅÅÅÅ75 |•5 ó 15x = 7 |:15 ó x = ÅÅÅÅ ÅÅ 15 2x 7x 49 x 3a) ÅÅÅÅ15ÅÅÅ = 6 ó 2x = 90 ó x = 45 b) ÅÅÅÅ30ÅÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ |:7 ó ÅÅÅÅ ÅÅ = ÅÅÅÅ72 ó x = 105 2 30 10 10 1 1 c) ÅÅÅÅ ÅÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ |:10 ó ÅÅÅÅ ÅÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ |•21x ó 7 = x 3x 21 3x 21 4a) x + ÅÅÅÅ34 = ÅÅÅÅ84 ó 4x + 3 = 8 ó 4x = 5 ó x = ÅÅÅÅ54 14 b) x + ÅÅÅÅ87 = ÅÅÅÅ ÅÅ ó 7x + 8 = 14 ó 7x = 6 ó x = ÅÅÅÅ67 7 13 18 c) x + ÅÅÅÅ ÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ ó 9x + 13 = 18 ó 9x = 5 ó x = ÅÅÅÅ59 9 9 4 22 18 d) x + ÅÅÅÅ ÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ ó 11x + 4 = 22 ó 11x = 18 ó x = ÅÅÅÅ ÅÅ 11 11 11 1 5 1 5a) x + ÅÅÅÅ3 = ÅÅÅÅ ÅÅ |•12 ó 12x + 4 = 5 ó 12x = 1 ó x = ÅÅÅÅ ÅÅ 12 12 29 91 95 b) x + ÅÅÅÅ8ÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ |•24 ó 24x + 87 = 182 ó 24x = 95 ó x = ÅÅÅÅ ÅÅ 12 24 31 c) x - 3 = ÅÅÅÅ78 |•8 ó 8x - 24 = 7 ó 8x = 31 ó x = ÅÅÅÅ ÅÅ 8 6a) 3 b) 8 = 2x ó x = 4 c) unlösbar, = {} d) 3x = x |-x (Achtung: Division durch x bringt keine Lösung!) ó 2x = 0 ó x = 0. e) = {x œ ; x > -13} f) 2x ≤ x | -x (keine Division durch x!) ó x ≤ 0. = {x œ ; x ≤ 0} g) 7x = 35 ó x = 5 h) -5 = 5x ó x = -1 150 75 i) = {x œ ; x > 5} j) 2.6x = 15 |•10 26x = 150 |:26 ó x = ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ 26 13 k) 4x ≥ 0 ó x ≥ 0; = {x œ ; x ≥ 0} l) 9 - x > -0.5x + 1ó9 > 0.5x + 1ó8 > 0.5x |•2ó16 > x, = {x œ ; x <16} m) -4x > 20 |: 4 ó -x > 5 |•(-1) ó x < 5. = {x œ ; x <5} Printed by Mathematica for Students 26 zusf_stuetzkurs.nb 27 Achtung: Wird eine Ungleichung mit einer negativen Zahl multipliziert oder durch eine negative Zahl dividiert, so ändert das Relationszeichen: "<" ö ">". 4.2. Theorie ‡ Die Gleichungs-Waage bleibt im Gleichgewicht, wenn Sie auf beiden Seiten die gleiche Veränderung vornehmen. ‡ Wird eine Ungleichung beidseits mit einer negativen Zahl multipliziert oder wird sie beidseits durch eine negative Zahl dividiert, so ändert das >bzw. das <-Zeichen: 21 < -7x | • (- ÅÅÅÅ17 ) -3 > x ‡ Vorgehen bei Bestimmungsgleichungen 3 x + 24 a ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ - 6b = 3(a - 2b) Brüche weg: beidseits • 4 4 Wegfallende Bruchstriche müssen ev. durch Klammern ersetzt werden, da Bruchstriche auch Klammern sind. 3x + 24a - 24b = 12(a - 2b) Klammern auflösen 3x + 24a - 24b = 12a - 24b Alle Glieder mit der Unbekannten (x) auf eine Seite bringen; wenn nötig x ausklammern 3x = 12 a - 24 b - 24a + 24 b gleichartige Glieder miteinander verrechnen 3x = -12a x allein stellen (Division) x = -4a Ev. Kontrolle, indem die Lösung in die ursprüngliche Gleichung eingesetzt wird. ‡ Noch ein Beispiel: ax + 5 = 6ax + 5x Printed by Mathematica for Students Terme mit x auf eine Seite x = -4a zusf_stuetzkurs.nb Ev. Kontrolle, indem die Lösung in die ursprüngliche Gleichung eingesetzt wird. ‡ Noch ein Beispiel: ax + 5 = 6ax + 5x 5 = 6ax - ax + 5x 5 = 5ax + 5x Terme mit x auf eine Seite Jetzt 5x ausklammern! 5 = 5x (a + 1) 1 = x (a + 1) 1 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ = x a+1 |:5 | : (a + 1) ‡ Notieren Sie das Gleichheitszeichen immer auf der Höhe des Hauptbruchstrichs. 4.3. Selbsttest 1. x - ax = 3 (x ausklammern) 2. xp + 7 = 3ax - 5 (alle Ausdrücke mit x auf eine Seite bringen und dann x ausklammern) 3. (x - 1)• p = 2x - 5 (ausmultiplizieren, sortieren, x ausklammern) 4. 3x - (2x + 15) = 11 - [(23x - 11) + (7x - 9) - (18x + 19)] 5. 2x-3 8 x - 11 3 - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ 4 12 (Vorsicht nach Gleichnamigmachen: Bruchstrich = Klammer!) Vergessen Sie nicht, auch die Zahl 3 auf den Nenner 12 zu bringen: 36 3 = ÄÄÄÄ ÄÄ . 12 6. c Hc + aL 2 a Hx - cL cx ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ = x + ÅÅÅÅ ÅÅ a c a 7. 2x 2 2x -6 8 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅ 1-x x-1 1 - x2 x+1 2 Lernen Sie aus dieser Aufgabe den Umgang mit "fast ähnlichen" Ausdrücken: (x - 1) und (1 - x). 2 8. 14 - 3 x x -6x+2 5x ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ76 = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 4+2x 4 - x2 6-3x 9. cx - dx = c2 - 2cd + d 2 5 3 Printed by Mathematica for Students 28 1-x x-1 1-x x+1 Lernen Sie aus dieser Aufgabe den Umgang mit "fast ähnlichen" Ausdrücken: (x - 1) und (1 - x). zusf_stuetzkurs.nb 2 8. 14 - 3 x x -6x+2 5x ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ76 = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ 4+2x 4 - x2 6-3x 9. cx - dx = c2 - 2cd + d 2 10. 5 3 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ = 0 x2 - 9 x2 - 6 x + 9 11. 4 x-3 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ 10 x - 5 6 x2 + x - 2 12. 2 2 x-3 ÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄ - ÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄ = ÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄÄÄ . = ? = ? x-2 x+2 4 - x2 13. x+1 x-5 ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ . = ? = ? x-3 x 14. 2x x ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ = 1. = ? = ? x+3 x-1 15. 3 1 3 x+ 9 ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ . = ? = ? x-2 x+2 x2 - 4 16. 5 Hx-6L 32 x+10 8 ÅÅÅÅ ÅÅ • ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅ • ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ . 20 8 10 4 17. 2 1 5 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅ ÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ . = ? = ? 3x-4 20 6x-8 18. 9 1 6 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ = 2 ÅÅÅÅ ÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ . = ? = ? 4x-6 10 2x-3 19. 5 H1 - 3 xL 2x+1 2x-3 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ - ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ . = ? = ? x+5 x-5 x2 - 25 20. 1 1 2 ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ + ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ . = ? = ? xHx - 4L xHx + 4L x2 - 16 21. Zwei Zahlen unterscheiden sich um 4. Das Fünffache der kleineren Zahl ist um 2 grösser als das Dreifache der grösseren Zahl. Wie heissen die beiden Zahlen? 22. Welche Zahl muss man von 84 subtrahieren, um das Doppelte der Zahl zu erhalten? 23. Von welcher Zahl ist das Siebenfache um 32 grösser als das Fünffache? 24. Addiert man 3 zum Vierfachen einer Zahl und multipliziert diese Summe mit 4, so erhält man das Zwanzigfache der Zahl. 25. Vier aufeinanderfolgende natürliche Zahlen ergeben die Summe 62. Wie heissen sie? Printed by Mathematica for Students 26. Zwei Zahlen unterscheiden sich um 6. Das Vierfache der kleineren Zahl ist 29 24. Addiert man 3 zum Vierfachen einer Zahl und multipliziert diese Summe mit 4, so erhält man das Zwanzigfache der Zahl. 25. Vier aufeinanderfolgende natürliche Zahlen ergeben die Summe 62. Wie heissen sie? 26. Zwei Zahlen unterscheiden sich um 6. Das Vierfache der kleineren Zahl ist um 5 kleiner als das Dreifache der grösseren Zahl. Wie heissen die Zahlen? 27. Von welcher Zahl ist das Dreifache um 10 grösser als die Hälfte der Zahl? 28. Zum Zähler und Nenner des Bruches ÅÅÅÅ79 soll die gleiche Zahl addiert werden. Der neue Bruch erhält dann den Wert ÅÅÅÅ56 . Welche Zahl wurde addiert? 29. Der Zähler eines Bruches ist um 2 kleiner als der Nenner. Vergrössert man den Zähler und den Nenner je um 1, so entsteht ein Bruch mit Wert ÅÅÅÅ45 . Wie heisst der ursprüngliche Bruch? zusf_stuetzkurs.nb Lösungen: 3 12 1) x (1 - a) = 3 ó x = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅpÅÅÅ 1 - ÅaÅÅÅ ; 2) 12 = 3ax - px = x (3a - p) ó x = ÅÅÅÅÅÅÅÅ 3ap-5 3) xp - p = 2x - 5 ó xp - 2x = p - 5 ó x (p - 2) = p - 5 ó x = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ p-2 4) x = 5 5) x = 4 6) x = c 7) x = 4 8) x = 1 9) x = c - d 23 10) x = 12 11) - ÅÅÅÅ Å7 Å 12) -5 13) = \ {0, 3} = { ÅÅÅÅ53 } 14) = \ {1, -3} = { ÅÅÅÅ37 } 15) = \ {-2, 2} = {-1} 16) x = 10 17) = \ { ÅÅÅÅ43 } = {-2} 18) = \ { ÅÅÅÅ32 } = {4} 19) = \ {-5, 5} = {}: 5 ist nicht Element von , weil sonst der Nenner 0 wird. 20) = \ {-4, 0, 4}. = . Jede Zahl aus löst die Gleichung! 21) Zahlen: x und x+4. Gleichung: 5x = 3(x+4) + 2 ó x = 7; x+4 = 11. Probe machen! 22) 84 - x = 2x ó x = 28. Probe! 23) 7x = 5x + 32 ó x = 16. Probe! 24) (4x + 3)•4 = 20x.ó x = 3. 25) x + (x+1) + (x+2) + (x+3) = 62 ó x = 14. Die Zahlen heissen 14, 15, 16 und 17. 26) Zahlen: x und x+6. Gleichung: 4x + 5 = 3(x+6) ó x = 13. Die Zahlen sind 13 und 19. 7+x 27) 3x - 10 = ÅÅÅÅ2x ó x = 4. 28) ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅ56 ó x = 3. 9+x x-2 x-2+1 29) Ursprünglicher Bruch: ÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅ . Gleichung: ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅ45 ó x = 9. x x+1 7 Antwort: Der ursprüngliche Bruch hiess ÅÅÅÅ9 . (Am Schluss die Frage nochmals lesen!) Printed by Mathematica for Students 30 zusf_stuetzkurs.nb 31 5. Die lineare Funktion; Steigung einer Strecke 5.1. Steigung und Gefälle einer Strasse Höhenunterschied Steigung als Bruchzahl: m = ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ = horizontale Strecke Dy ÄÄÄÄÄÄÄ Dx ∆y ∆x Aufgabe Bestimmen Sie die Steigung der beiden Geraden g1 und g2 . y 7 6 5 4 3 2 1 g1 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 x -2 -3 -4 -5 -6 -7 g2 Lösung: Dy g1 : m = ÅÅÅÅ ÅÅÅ = - ÅÅÅÅ39 = - ÅÅÅÅ13 . In Worten: "9 nach rechts (x) und 3 nach unten (y)" Dx Dy g2 : m = ÅÅÅÅ ÅÅÅ = ÅÅÅÅ48 = ÅÅÅÅ12 . Dx Printed by Mathematica for Students In Worten: "8 nach rechts (x) und 4 nach oben (y)" zusf_stuetzkurs.nb 32 Lösung: Dy g1 : m = ÅÅÅÅ ÅÅÅ = - ÅÅÅÅ39 = - ÅÅÅÅ13 . In Worten: "9 nach rechts (x) und 3 nach unten (y)" Dx Dy g2 : m = ÅÅÅÅ ÅÅÅ = ÅÅÅÅ48 = ÅÅÅÅ12 . Dx In Worten: "8 nach rechts (x) und 4 nach oben (y)" Die Dreiecke nennt man Steigungsdreiecke. Aufgabe Bestimmen Sie die Steigung der schrägen Strecke der folgenden Steigungsdreiecke: Lösungen: oben: - ÅÅÅÅ13 ; - ÅÅÅÅ23 ; mitte: 1; ÅÅÅÅ14 ; unten: - ÅÅÅÅ16 ; -1 Printed by Mathematica for Students zusf_stuetzkurs.nb 33 y x ∆x = 4 - (-3) = 7 A(-3 | -1) ∆y = -5 - (-1) = -4 B(4 | -5) g Regel: Steigung zwischen zwei Punkten mit Koordinaten A (x1 | y1 ) und B (x2 | y2 ): m= y2 - y 1 ÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅ x2 - x 1 Å Aufgabe Bestimmen Sie die Steigung der folgenden Geraden, indem Sie passende Steigungsdreiecke zeichnen. Printed by Mathematica for Students zusf_stuetzkurs.nb Lösungen: a) - ÅÅÅÅ13 b) - ÅÅÅÅ32 = - 1.5 c) 3 34 d) ÅÅÅÅ23 Die Steigungsdreiecke können verschieden gross gewählt werden. Die Steigungsdreiecke der gleichen Geraden sind aber alle ähnlich zueinander. Das Dy bedeutet gleichzeitig, dass der Quotient ÅÅÅÅ ÅÅÅ bei all diesen Dreiecken derselbe ist. Dx Im Beispiel unten ist dieser Quotient, d.h. die Steigung gleich - ÅÅÅÅ13 = - ÅÅÅÅ26 . Printed by Mathematica for Students zusf_stuetzkurs.nb 35 5.2. Die lineare Funktion y 7 6 5 4 3 2 1 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 x -2 -3 -4 -5 -6 -7 Das Bild zeigt eine Reihe von Punkten, die auf einer Geraden liegen. Die Koordinaten dieser Punkte hängen auf besondere Weise zusammen. Wir stellen dies in einer Wertetabelle dar: x-Wert: -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 y-Wert: -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 Der y-Wert ist hier stets das Doppelte des x-Wertes. Wir drücken dies so aus: y = 2•x ("y ist das Doppelte von x"). Dies nennt man die Funktionsgleichung der Geraden. Man nennt y = 2x auch eine lineare Funktion. Im Koordinatensystem stellt diese Funktion eine Gerade dar (deshalb der Name lineare Funktion). Können wir aus der Funktionsgleichung y = 2x auch die Steilheit ablesen? Ja, die Steilheit wird durch die Zahl 2, die beim Buchstaben x steht, angezeigt. Der Koeffizient 2 gibt gewissermassen den "Übersetzungsfaktor" von x nach y an: Pro x-Einheit nach rechts geht's 2 y-Einheiten nach oben. Printed by Mathematica for Students Funktion eine Gerade dar (deshalb der Name lineare Funktion). zusf_stuetzkurs.nb Können wir aus der Funktionsgleichung y = 2x auch die Steilheit ablesen? Ja, die Steilheit wird durch die Zahl 2, die beim Buchstaben x steht, angezeigt. Der Koeffizient 2 gibt gewissermassen den "Übersetzungsfaktor" von x nach y an: Pro x-Einheit nach rechts geht's 2 y-Einheiten nach oben. Zusammenfassung: y = m • x stellt im Koordinatensystem eine Gerade mit Steigung m dar. Sie geht durch den Punkt (0 | 0). Beispiele: y=2x y = - 2x y = ÅÅÅÅ12 x y = - ÅÅÅÅ32 x y=x y = -x y = -7.5x y = 4.25 x y = 0x = 0: steigende Gerade mit Steigung 2 = ÅÅÅÅ21 fallende Gerade mit Steigung -2 = - ÅÅÅÅ21 steigende Gerade mit Steigung ÅÅÅÅ12 fallende Gerade mit Steigung - ÅÅÅÅ32 steigende Gerade mit Steigung 1 (denn y = x bedeutet ja y = 1•x) fallende Gerade mit Steigung -1 (denn y = -x bedeutet y = -1•x) 15 sehr steil fallende Gerade mit Steigung - ÅÅÅÅ ÅÅ 2 1 17 steigende Gerade mit Steigung 4 ÅÅÅÅ4 = ÅÅÅÅ4ÅÅ waagrechte Gerade (x-Achse), Steigung 0. Wie zeichnen Sie Geraden ins Koordinatensystem ein? Beispiel 1: y = 3.5 x Verwandeln Sie die Steigung in einen Bruch: Dy y = 3 ÅÅÅÅ12 x = ÅÅÅÅ72 x. Die Steigung ist ÅÅÅÅ ÅÅÅ = ÅÅÅÅ72 . Dx Das bedeutet: In x-Richtung 2 nach rechts und in y-Richtung 7 nach oben. Beispiel 2: y = -1.25x -5 y = -1 ÅÅÅÅ14 x = - ÅÅÅÅ54 x. Steigung m = - ÅÅÅÅ54 = ÅÅÅÅ ÅÅÅ . 4 In x-Richtung 4 nach rechts und in y-Richtung 5 nach unten. Aufgabe Zeichnen Sie in untenstehendes Koordinatensystem die folgenden linearen Funktionen (Geraden) ein. Verwandeln Sie dazu die Steigungen m zuerst in Brüche. a) y = 3.5 x b) y = x c) y = 1.25 x Printed by Mathematica for Students e) y = -0.75 x f) y = - ÅÅÅÅ27 x g) y = -5x d) y = 0.5x 36 Aufgabe Zeichnen Sie in untenstehendes Koordinatensystem die folgenden linearen Funktionen (Geraden) ein. Verwandeln Sie dazu die Steigungen m zuerst in Brüche. zusf_stuetzkurs.nb a) y = 3.5 x b) y = x c) y = 1.25 x e) y = -0.75 x f) y = - ÅÅÅÅ27 x g) y = -5x d) y = 0.5x y 7 6 5 4 3 2 1 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 x -2 -3 -4 -5 -6 -7 Die allgemeine lineare Funktion y = mx + q Die allgemeine lineare Funktion hat die Form y = mx + q. Als Bild: Die Gerade y = mx wird in y-Richtung um den Wert q verschoben. Es entsteht eine dazu parallele Gerade. q nennt man y-Achsenabschnitt. q kann positiv oder negativ sein. Bemerkung: In verschiedenen Büchern und Aufgabenstellungen werden für die allgemeine lineare Funktion auch andere Buchstaben verwendet: y = mx + q (Steigung m, y-Achsenabschnitt q) y = ax + b (Steigung a, y-Achsenabschnitt b) y = mx + b (Steigung m, y-Achsenabschnitt b). Dies soll Sie nicht verwirren. Printed by Mathematica for Students 37 zusf_stuetzkurs.nb 38 y q=3 y = 0.5x + 3 y = 0.5x x q= -4 y = 0.5x - 4 Aufgabe Erstellen Sie zur Funktion y = 0.5x + 3 eine Wertetabelle: x -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 -----------------------------------------------------------------------------------y Aufgabe Gegeben ist die Gerade g: y = 3x - 10. Ein Punkt P, der auf g liegt, muss mit seinen Koordinaten die Gleichung "erfüllen". Beispiel: P (5 | -5): Wir setzen die Koordinaten y = -5 und x = 5 in der Gleichung von g ein: -5 = 3 • 5 - 10. Die Gleichung stimmt nicht ï P – g. Q(8 | 14): y = 14, x = 8 einsetzen: 14 = 3 • 8 - 10, , Q œ g. Welche der folgenden Punkte liegen auf g, welche nicht? A(0 | -10) B(-3 | -19) C(-1 | 3) Aufgabe Bestimmen Sie die Funktionsgleichungen der folgenden Funktionen, indem Sie m und q ablesen. m können Sie mit Hilfe der beiden markierten Punkte berechnen: m = Dy ÅÅÅÅ ÅÅÅ . Dx Printed by Mathematica for Students zusf_stuetzkurs.nb 39 y y 10 10 10 x 10 1 y y 10 10 10 Lösungen 14 a) m = ÅÅÅÅ ÅÅ = 1.4; 10 7 b) m = - ÅÅÅÅ ÅÅ ; 13 11 c) m = ÅÅÅÅ ÅÅ ; 16 15 d) m = - ÅÅÅÅ ÅÅ = -3; 5 x q = -2; q = 7; q = 5; q = 15; x x 10 y = 1.4x - 2 7 y = - ÅÅÅÅ ÅÅ x + 7 13 11 y = ÅÅÅÅ ÅÅ x + 5 16 y = -3x + 15 Explizite Form der Geradengleichung und andere Formen Ist die Gerade g in der Form g: y = mx + q gegeben, so können Steigung und y-Achsenabschnitt sofort abgelesen werden. Die Funktion kann dann rasch gezeichnet werden. Diese Form nennt man die explizite Form der Geradengleichung. Es ist die nach y aufgelöste Form der Gleichung. Ist die Gleichung in einer andern Form gegeben und will man m und q ablesen, so muss man diese Form zuerst in die explizite Form verwandeln. Printed by Mathematica for Students Beispiel: 14 = x - 2y. Diese Form nennt man die explizite Form der Geradengleichung. Es ist die nach y aufgelöste Form der Gleichung. zusf_stuetzkurs.nb Ist die Gleichung in einer andern Form gegeben und will man m und q ablesen, so muss man diese Form zuerst in die explizite Form verwandeln. Beispiel: 14 = x - 2y. Umwandeln: 14 = x - 2y ó 14 + 2y = x ó 2y = x - 14 ó y = ÄÄÄÄ12 x - 7 ï m = 0.5; q = -7. Die "Zweipunkte-Aufgabe": Wie lautet die Funktionsgleichung der Geraden durch die Punkte A (3 | -2) und B(-4 | 7) ? 7 - H-2L 9 a) Steigung m berechnen: m = ÅÅÅÅÅÅÅÅ ÅÅÅÅÅÅÅÅÅ = ÅÅÅÅ ÅÅÅ = - ÅÅÅÅ97 -4 - 3 -7 b) Die Geradengleichung lautet somit bisher: y = - ÅÅÅÅ97 x + q 27 c) q berechnen durch Einsetzen z.B. von A: -2 = - ÅÅÅÅ97 • 3 + q oder -2 = - ÅÅÅÅ ÅÅ + q 7 13 ï -14 = -27 + 7q ï 13 = 7q ï q = ÅÅÅÅ ÅÅ . 7 13 d) Es folgt für die Geradengleichung: y = - ÅÅÅÅ97 x + ÅÅÅÅ ÅÅ . 7 Printed by Mathematica for Students 40