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Was haben 2, -8, 3.5 oder $\sqrt{7}$ gemeinsam?
Es sind alles Zahlen. Allerdings sind sie unterschiedlich.
| Definition: | Die natürlichen Zahlen $\mathbb{N}$ sind die Zahlenmenge $\mathbb{N}$ ={0,1,2,3,.....} |
Sie sind "abgeschlossen" bezüglich der Addition. Das heißt, wenn man zwei natürliche Zahlen addiert, so landet man wieder bei einer natürlichen Zahl.
Beispiel: $ 7+15=22 $
Sowohl die beiden Summanden links, als auch die Summe rechts sind natürliche Zahlen. Es ist nicht möglich, zwei natürliche Zahlen zu addieren und dabei eine "nicht-natürliche" Zahl zu erhalten.
| Definition: | Die ganzen Zahlen $\mathbb{Z}$ sind die Zahlenmenge $\mathbb{Z}$ ={...,-3,-2,-1,0,1,2,3,.....}. |
Beachte, dass jede natürliche Zahl auch eine ganze Zahl ist! Um auf die ganzen Zahlen zu kommen, fügt man den natürlichen Zahlen eifnach alle negativen ganzen Zahlen hinzu.
$\mathbb{Z}$ ist "abgeschlossen" bezüglich der Addition und der Subtraktion.
Beispiele
Was ist nun aber, wenn man zwei ganze Zahlen dividiert? Beispiel: $$ -2:4= \frac{-2}{4}=-\frac{1}{2} $$ Die Zahl$ -\frac{1}{2} $ ist ein Bruch und sicherlich keine ganze Zahl mehr. Hier sind wir in der nächsten Zahlenmenge gelandet:
Deshalb fügt man nun zu den ganzen Zahlen alle Brüche hinzu und erhält.
| Definition: | Zu den rationalen Zahlen gehören alle Brüche mit Zähler und Nenner aus den ganzen Zahlen, wobei im Nenner natürlich keine 0 stehen darf. Formal kann man das folgendermaßen schreiben: $$ \mathbb{Q} = \left\{ \frac{a}{b} | a,b \in \mathbb{Z}, b \neq 0\right\} $$ |
Da man jeden Bruch in eine endliche oder unendlich periodische Dezimalzahl verwandeln kann, indem man Zähler mit Nenner dividiert, gehören zu $\mathbb{Q} $ auch alle endlichen ODER unendlich periodischen Dezimalzahlen
Beispiel: $$ \frac{1}{3}=0.333333...$$
oder
$$ \frac{1}{5}=1:5=0.2 $$
Nun gibt es aber noch Dezimalzahlen, die undendlich lang, aber niemals periodisch sind, diese liegen außerhalb von $\mathbb{Q} $ und heißen die irrationalen Zahlen $\mathbb{I}$
| Definition: | Zu den irrationalen Zahlen $\mathbb{I}$ gehören alle Dezimalzahlen, die undendlich lang UND niemals periodisch sind |
Beispiele:
Fasst man nun alle Dezimahlzahlen zusammen, die
so erhält man die reellen Zahlen
| Definition: | $$ \mathbb{R} = \mathbb{Q} \cup \mathbb{I} $$ Vereinfacht gesagt: $ \mathbb{R}= $ alle Dezimalzahlen. |
Stoff der 2. Klasse
Während in den reellen Zahlen $\mathbb{R}$ addiert, subtrahiert, multipliziert und dividiert werden kann, kann man aber NICHT die Wurzel aus negativen Zahlen berechnen.
Beispiel:
$ \sqrt{-1} $
Aus diesem Grund erweitert man die reellen Zahlen mit allen negativen Wurzeln und nennt
| Definition: | $$ \textrm{die Menge der negativen Wurzeln} = \textrm{die imaginären Zahlen} $$ |
Weitere Beispiele:
Imaginäre Zahlen treten bei den quadratischen Gleichungen auf, wenn die entsprechende Parabel keine Nullstelle hat.
Die komplexen Zahlen $\mathbb{C}$ erhält man, wenn man die reellen Zahlen $\mathbb{R}$ und die imaginären Zahlen zusammenfügt.
| Definition: | $$ \mathbb{C} = \mathbb{R} \cup \textrm{imaginäre Zahlen}$$ |