Aufgabenbeispiele von Potenzgesetze

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1. PG: Potenzen mit gleicher Basis

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: x 7 x 9

Lösung einblenden

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

x 7 x 9

= x 7-9

= x -2

= 1 x 2

1. PG: Potenzen mit gleicher Basis (Zahlen)

Beispiel:

Berechne ohne WTR: (-3) 4 (-3) 6

Am Ende muss also eine (potenzfreie) Zahl stehen.

Lösung einblenden

(-3) 4 (-3) 6

Herkömmlicher Weg:

( -3 ) 4 ( -3 ) 6

= (-3) · (-3) · (-3) · (-3) (-3) · (-3) · (-3) · (-3) · (-3) · (-3)

= 1 (-3) · (-3)

= 1 9

Schnellerer Weg mit dem Potenzgesetz:

(-3) 4 (-3) 6

= (-3) 4 -6

= (-3) -2

= 1 ( -3 ) 2

= 1 9

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

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= -1 x 6-3

= - x 3

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

Beispiel:

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

Lösung einblenden

6 x -5 · 5 x -4 = 6 · x -5 · 5 · x -4 = 30 x -5 · x -4

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

= 30 x -5 + ( -4 )

= 30 x -9

= 30 x 9

2. PG: Potenzen mit gleichem Exponenten

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: ( 4x ) 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⋅bn= (a⋅b)n gilt:

( 4x ) 3

= 4 3 · x 3

= 64 x 3

2. PG: Potenzen mit gleichem Exponenten (Zahlen)

Beispiel:

Berechne ohne WTR (möglichst geschickt): 5 6 ⋅ 2 6

Am Ende muss also eine (potenzfreie) Zahl stehen.

Lösung einblenden

= 5 6 · 2 6

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

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

= ( 5 · 2 ) 6

= 10 6

= 1000000

3. PG: Potenzen potenzieren

Beispiel:

Vereinfache zu einem möglichst einfachen Potenzterm, der nur noch eine Basis und eine Hochzahl hat: ( 3 x ) 4

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:

( 3 x ) 4

= 3 x · 4

= 3 4x

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

= ( 3 4 ) x

= 81 x

3. PG: Potenzen potenzieren (+ Koeffizient)

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: ( 2 x 4 ) 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:

( 2 x 4 ) 4

= 2 4 · ( x 4 ) 4

= 2 4 · x 4 · 4

= 16 x 16

Potenzen multiplizieren

Beispiel:

Berechne den folgenden Term ohne Taschenrechner: 3 7 30 7 · 10 10

Das Ergebnis muss dann eine Zahl ohne Potenz sein.

Lösung einblenden

Man muss hier eben erkennen, dass das Produkt der beiden Basen im Zähler also 3 ⋅ 10 gerade gleich der Basis des Nenners (30) ist.
Wenn man nun die 10 10 so zerlegt, dass ein Teil davon auch die 7 als Hochzahl hat, kann man mit Hilfe der Potenzgesetze sehr viel wegkürzen.

3 7 30 7 · 10 10

= 3 7 · 10 10 30 7

= 3 7 · 10 7 +3 30 7

= 3 7 · 10 7 · 10 3 30 7

= ( 3⋅10 ) 7 30 7 · 10 3

= 30 7 30 7 · 10 3

= 1000

Vereinfachen von Potenzen

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: -4 x 2 + ( x -3 + x 3 ) · x 5

Lösung einblenden

-4 x 2 + ( x -3 + x 3 ) · x 5

= -4 x 2 + ( x -3 · x 5 + x 3 · x 5 )

= -4 x 2 + x 2 + x 8

= x 8 -3 x 2

Ausklammern mit Potenzgesetzen

Beispiel:

Berechne den folgenden Term ohne WTR: 3 4 · 4 7 + 3 8 · 4 7 12 7

Lösung einblenden

Hier sollte man erkennen, dass die Basis im Nenner gerade das Produkt der beiden Basen im Zähler ist (12 = 3 ⋅ 4)
Dann kann man der Reihe nach ausklammern und kürzen:

3 4 · 4 7 + 3 8 · 4 7 12 7

= ( 3 4 + 3 8 ) · 4 7 ( 3⋅4 ) 7

= ( 3 4 + 3 8 ) · 4 7 3 7 · 4 7

= 3 4 + 3 8 3 7

= 3 4 · ( 1 + 3 4 ) 3 7

= 1 + 81 3 3

= 82 27

Potenzen mit binom. Formeln

Beispiel:

Vereinfache den folgenden Term: ( x 2 -8x +16 ) 4 ( x -4 ) 5

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 -8x +16 ) 4 ( x -4 ) 5

= ( ( x -4 ) 2 ) 4 ( x -4 ) 5

= ( x -4 ) 8 ( x -4 ) 5

= ( x -4 ) 3 1

= ( x -4 ) 3