Chapter 1 Studifinder - 1.3 Potenzen, Wurzeln, Logarithmen - Wurzeln und Potenzen mit reellen Exponenten
Hinführung
Datum Sep 28, 2026
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Wurzeln und Potenzen mit reellen Exponenten
3
2
bereich_2Vorgegeben ist eine Zahl . Welche Zahl hat die Eigenschaft ?
Wenn es eine solche Zahl gibt, nennen wir sie die Quadratwurzel oder Wurzel von .
Diese Quadratwurzel ist einfach zu finden, wenn das Quadrat einer natürlichen Zahl ist.
Hierbei wurde die Wurzel als eine positive Zahl definiert.
Welchen Wert hat in folgenden Fällen?
Es gibt auch kompliziertere Fälle, wenn keine Quadratzahl ist.
Welchen Wert hat beispielsweise, wenn ist?
Schon die alten Griechen stellten fest, dass es keinen Bruch mit gibt, der die Forderung
erfüllt. Die Quadratwurzel aus ist daher keine rationale Zahl. kann man aber als geometrische Größe konstruieren, z.B. als Diagonale eines Quadrates mit der Kantenlänge .
Dies war eines der Motive, um den Zahlbereich der rationalen Zahlen () um die irrationalen Zahlen zur Menge der reellen Zahlen () zu erweitern. Reelle Zahlen können wir uns als Punkte der Zahlengeraden vorstellen. Sie können durch einen unendlichen Dezimalbruch dargestellt werden.
Man kann die Quadratwurzel aus also als Dezimalzahl mit unendlich vielen Nachkommastellen auffassen, das heißt, es gibt eine
reelle Zahl mit der Eigenschaft . Dies ist nicht nur für der Fall, sondern man kann beweisen, dass es
für jede beliebige reelle Zahl eine reelle Quadratwurzel gibt.
Gibt man in den Taschenrechner ein, so erhält man (je nachdem, wie viele Nachkommastellen der Taschenrechner anzeigt)
zum Beispiel: . Dies ist allerdings nicht die exakte Zahl, da die exakte Zahl unendlich viele Nachkommastellen hat,
die sich nicht periodisch wiederholen. Der Taschenrechner kann daher nur eine Näherung anzeigen.
Man kann sich dem Wert der Quadratwurzel von auch mithilfe einer Graphik nähern:
Folgender Graph stellt die Funktion mit Funktionsvorschrift dar.
Man kann nun versuchen, aus diesem Graphen den zu zugehörigen -Wert möglichst genau abzulesen.
Um die Genauigkeit zu erhöhen, kann man noch weiter hineinzoomen: Hier wird der relevante Teil der Funktion noch
einmal vergrößert in einem Inset dargestellt. Wenn man immer weiter heranzoomt, kann man den
Wert von immer genauer annähern. Der Computer wertet die Funktionsvorschrift natürlich nur für rationale Zahlen aus.
Man kann Quadratwurzeln wie auch mit aufwändigen Verfahren rechnerisch auf beliebig viele Stellen genau angeben,
das ist aber nicht das Ziel dieses Kurses. Um den Wert derartiger Quadratwurzeln näherungsweise zu bestimmen, dürfen Sie daher im Folgenden den Taschenrechner benutzen.
An der Graphik fällt Ihnen möglicherweise noch ein weiterer Punkt auf: Zu jedem Wert von gibt es zwei verschiedene -Werte mit .
Aufgabe 1aufgabe_1
Welche beiden Werte von lösen also die Gleichung ?
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Die beiden Lösungen der Gleichung kann man ablesen, indem man nach den Stellen sucht, an denen ist
und die dazu gehörigen -Werte abliest.
Man findet den Wert einmal auf der linken und einmal auf der rechten Seite der -Achse,
nämlich bei:
Man kann diese Ergebnisse leicht verifizieren, indem man nachrechnet:
Beide Werte lösen also die Gleichung .
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Es wurde festgelegt, dass für die Schreibweise immer den positiven Wert bezeichnet. Meint man den negativen Wert, schreibt man .