Zahlenmengen: Unterschied zwischen den Versionen
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[[Datei:ZahlenmengenI.png|thumb|500px|right|Zahlenmengen]] | [[Datei:ZahlenmengenI.png|thumb|500px|right|Zahlenmengen]] | ||
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| + | Was unterscheidet $2, -8, 3.5$ oder $\sqrt{7}$? | ||
| − | + | Es sind alles Zahlen, allerdings sind sie unterschiedlich: | |
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| − | Es sind alles Zahlen | + | |
| − | *Einerseits ist ihr Wert unterschiedlich (2 ≠ -8 ≠ 3.5 ≠ | + | *Einerseits ist ihr Wert unterschiedlich ($2 ≠ -8 ≠ 3.5 ≠ \sqrt{7}$). |
*Andererseits gehören die Zahlen unterschiedlichen '''Zahlenmengen''' an. | *Andererseits gehören die Zahlen unterschiedlichen '''Zahlenmengen''' an. | ||
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==Die natürlichen Zahlen $\mathbb{N}$== | ==Die natürlichen Zahlen $\mathbb{N}$== | ||
| − | {{Vorlage:Definition|1=Die natürlichen Zahlen $\mathbb{N}$ sind die Zahlenmenge $\mathbb{N} | + | {{Vorlage:Definition|1=Die natürlichen Zahlen $\mathbb{N}$ sind die Zahlenmenge $\mathbb{N}=\{0,1,2,3,...\}$.}} |
| − | Sie sind " | + | Sie sind "abgeschlossen" bezüglich Addition und Multiplikation. Das heißt, wenn man zwei natürliche Zahlen addiert bzw. multipliziert, so landet man wieder bei einer natürlichen Zahl. |
| + | '''Beispiele''' | ||
| − | + | * $ 7+15=22 $ | |
| − | + | * $ 7\cdot 15=105 $ | |
| − | + | Sowohl die beiden [[Summe|Summanden]] bzw. Faktoren auf der linken Seite als auch die [[Summe]] bzw. das Produkt auf der rechten Seite sind natürliche Zahlen. Es ist nicht möglich, zwei natürliche Zahlen zu addieren oder zu multiplizieren und dabei eine "nicht-natürliche" Zahl zu erhalten. | |
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| − | Sowohl die beiden [[Summe|Summanden]] bzw. Faktoren | + | |
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==Die ganzen Zahlen $\mathbb{Z}$== | ==Die ganzen Zahlen $\mathbb{Z}$== | ||
| − | {{Vorlage:Definition|1=Die ganzen Zahlen $\mathbb{Z}$ sind die Zahlenmenge $\mathbb{Z}= | + | {{Vorlage:Definition|1=Die ganzen Zahlen $\mathbb{Z}$ sind die Zahlenmenge $\mathbb{Z}=\{...,-3,-2,-1,0,1,2,3,...\}$.}} |
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| − | $\mathbb{Z}$ ist " | + | $\mathbb{Z}$ ist "abgeschlossen" bezüglich der Addition, der Multiplikation '''und der Subtraktion'''. |
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* $(-2) \cdot 3=-6$ | * $(-2) \cdot 3=-6$ | ||
* $ -8-17=-25$ | * $ -8-17=-25$ | ||
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Was ist nun aber, wenn man zwei ganze Zahlen dividiert? | Was ist nun aber, wenn man zwei ganze Zahlen dividiert? | ||
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| + | '''Beispiel:''' | ||
| + | $$-2:4= \frac{-2}{4}=-\frac{1}{2}$$ | ||
| − | Deshalb fügt man nun zu den ganzen Zahlen alle Brüche hinzu und erhält | + | 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: | ||
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==Die rationalen Zahlen $\mathbb{Q} $ == | ==Die rationalen Zahlen $\mathbb{Q} $ == | ||
| − | {{Vorlage:Definition|1=Zu den '''rationalen Zahlen''' gehören alle Brüche mit [[Bruch|Zähler]] und [[Bruch|Nenner]] aus den ganzen Zahlen, wobei im Nenner natürlich keine 0 stehen darf. Formal kann man das folgendermaßen schreiben: | + | {{Vorlage:Definition|1=Zu den '''rationalen Zahlen''' gehören alle Brüche mit [[Bruch|Zähler]] und [[Bruch|Nenner]] aus den ganzen Zahlen, wobei im Nenner natürlich keine $0$ stehen darf. Formal kann man das folgendermaßen schreiben: |
$$ \mathbb{Q} = \left\{ \frac{a}{b} \vert\ a,b \in \mathbb{Z}, b \neq 0\right\} $$ }} | $$ \mathbb{Q} = \left\{ \frac{a}{b} \vert\ a,b \in \mathbb{Z}, b \neq 0\right\} $$ }} | ||
| + | Da man jeden Bruch in eine endliche oder unendlich periodische Dezimalzahl verwandeln kann, indem man Zähler durch Nenner dividiert, gehören zu '''$\mathbb{Q} $ auch alle endlichen ODER unendlich periodischen Dezimalzahlen'''. | ||
| − | + | '''Beispiel:''' | |
| − | + | $$ \frac{1}{3}=0.333333...$$ | |
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oder | oder | ||
$$ \frac{1}{5}=1:5=0.2 $$ | $$ \frac{1}{5}=1:5=0.2 $$ | ||
| − | Nun gibt es aber noch Dezimalzahlen, die unendlich lang, aber niemals periodisch sind | + | Nun gibt es aber noch Dezimalzahlen, die unendlich lang, aber niemals periodisch sind. Diese liegen außerhalb von $\mathbb{Q} $ und heißen ''irrationalen Zahlen $\mathbb{I}$''. |
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==Die irrationalen Zahlen $\mathbb{I}$ == | ==Die irrationalen Zahlen $\mathbb{I}$ == | ||
| − | {{Vorlage:Definition|1=Zu den '''irrationalen Zahlen''' $\mathbb{I}$ gehören alle Dezimalzahlen, die '''unendlich lang UND niemals periodisch''' sind }} | + | {{Vorlage:Definition|1=Zu den '''irrationalen Zahlen''' $\mathbb{I}$ gehören alle Dezimalzahlen, die '''unendlich lang UND niemals periodisch''' sind. }} |
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'''Beispiele:''' | '''Beispiele:''' | ||
| − | * $0,1001000100001 | + | * $0,1001000100001...$ (immer eine $0$ mehr) |
| − | * $\pi =3.14159 | + | * $\pi =3.14159... $ |
| − | * $e =2.718...$ | + | * $e =2.718...$ (die eulersche Zahl) |
* $\sqrt{2}=1.414...$ (und alle weiteren Wurzeln von [[Primzahlen]]). | * $\sqrt{2}=1.414...$ (und alle weiteren Wurzeln von [[Primzahlen]]). | ||
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==Die reellen Zahlen $\mathbb{R}$ == | ==Die reellen Zahlen $\mathbb{R}$ == | ||
[[Datei:Qundi.gif|right|mini|$\mathbb{Q}$ und $\mathbb{I}=\mathbb{R}$ <br> | [[Datei:Qundi.gif|right|mini|$\mathbb{Q}$ und $\mathbb{I}=\mathbb{R}$ <br> | ||
| − | Beachte: Die Abbildung gaukelt vor, dass es in $\mathbb{R}$ noch weitere Zahlen | + | Beachte: Die Abbildung gaukelt vor, dass es in $\mathbb{R}$ noch weitere Zahlen außerhalb von $\mathbb{Q}$ und $\mathbb{I}$ gibt. Dies ist aber FALSCH! $\mathbb{Q}$ und $\mathbb{I}$ füllen $\mathbb{R}$ ganz aus!]] |
| − | Fasst man nun alle | + | Fasst man nun alle Dezimalzahlen zusammen, die |
| − | # endlichen oder unendlich periodischen (=rationale Zahlen) und die | + | # endlichen oder unendlich periodischen ($=$ rationale Zahlen) und die |
# unendlichen aber niemals periodischen (irrationale Zahlen) | # unendlichen aber niemals periodischen (irrationale Zahlen) | ||
| − | so erhält man die reellen Zahlen | + | so erhält man die reellen Zahlen $\mathbb{R}$. |
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In den reellen Zahlen $\mathbb{R}$ kann addiert, subtrahiert, multipliziert, dividiert und die Wurzeln positiver Zahlen berechnet werden. | In den reellen Zahlen $\mathbb{R}$ kann addiert, subtrahiert, multipliziert, dividiert und die Wurzeln positiver Zahlen berechnet werden. | ||
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==Die imaginären Zahlen == | ==Die imaginären Zahlen == | ||
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Während in den reellen Zahlen $\mathbb{R}$ addiert, subtrahiert, multipliziert und dividiert werden kann, kann man aber die '''Wurzel aus negativen Zahlen NICHT berechnen'''. | Während in den reellen Zahlen $\mathbb{R}$ addiert, subtrahiert, multipliziert und dividiert werden kann, kann man aber die '''Wurzel aus negativen Zahlen NICHT berechnen'''. | ||
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$ \sqrt{-1} \notin \mathbb{R} $ | $ \sqrt{-1} \notin \mathbb{R} $ | ||
| − | Aus diesem Grund erweitert man die reellen Zahlen mit allen negativen Wurzeln und nennt | + | Aus diesem Grund erweitert man die reellen Zahlen mit allen negativen Wurzeln und nennt sie |
| − | {{Vorlage:Definition|1= | + | {{Vorlage:Definition|1= die imaginären Zahlen $=$ die Menge der negativen Wurzeln $= \left\{ \sqrt{-b}\ \vert\ b\in \mathbb{R}^+\right\}$. }} |
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'''Weitere Beispiele:''' | '''Weitere Beispiele:''' | ||
* $ \sqrt{-1}=i$ | * $ \sqrt{-1}=i$ | ||
* $ \sqrt{-4}=2i\ \ $ (weil $\sqrt{4\cdot (-1)}= \sqrt{4}\cdot \sqrt{-1}=2\cdot i $) | * $ \sqrt{-4}=2i\ \ $ (weil $\sqrt{4\cdot (-1)}= \sqrt{4}\cdot \sqrt{-1}=2\cdot i $) | ||
| − | Imaginäre Zahlen treten bei den [[Quadratische Gleichungen| quadratischen Gleichungen]] auf, wenn die entsprechende [[Quadratische Funktionen|Parabel]] keine [[Nullstelle]] hat. | + | Imaginäre Zahlen treten u. a. bei den [[Quadratische Gleichungen| quadratischen Gleichungen]] auf, wenn die entsprechende [[Quadratische Funktionen|Parabel]] keine [[Nullstelle]] hat. |
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==Die komplexen Zahlen $\mathbb{C}$ == | ==Die komplexen Zahlen $\mathbb{C}$ == | ||
| − | [[Datei:RundIm.png|right|miniatur|'''$\mathbb{R}$ und die | + | [[Datei:RundIm.png|right|miniatur|'''$\mathbb{R}$ und die imaginären Zahlen $=\mathbb{C}$'''. <br> <br> Achtung! Die Abbildung gaukelt vor, dass es in $\mathbb{C}$ noch weitere Zahlen außerhalb von $\mathbb{R}$ und den imaginären Zahlen gibt. Dies ist aber FALSCH! $\mathbb{R}$ und die imaginären Zahlen füllen $\mathbb{C}$ ganz aus!]] |
Die komplexen Zahlen $\mathbb{C}$ erhält man, wenn man die reellen Zahlen $\mathbb{R}$ und die imaginären Zahlen zusammenfügt. | Die komplexen Zahlen $\mathbb{C}$ erhält man, wenn man die reellen Zahlen $\mathbb{R}$ und die imaginären Zahlen zusammenfügt. | ||
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| − | Setzt man also eine reelle Zahl (z.B. 5) und eine imaginäre Zahl (z.B. 7i) zusammen, so erhält man die komplexe Zahl $$5+7i$$ | + | Setzt man also eine reelle Zahl (z. B. $5$) und eine imaginäre Zahl (z. B. $7i$) zusammen, so erhält man die komplexe Zahl $$5+7i$$ |
'''Beispiele''' | '''Beispiele''' | ||
| − | * <span style="background-color:yellow"> 2 </span> + <span style="background-color:#EEA9B8"> 3 </span>i | + | * <span style="background-color:yellow"> $2$ </span> + <span style="background-color:#EEA9B8"> $3$ </span>$i$ |
| − | ( | + | (Jede komplexe Zahl besteht aus einer reellen Zahl, dem sogenannten <span style="background-color:yellow"> Realteil </span> (hier: $2$) und einer imaginären Zahl (hier $3i$), wobei $3$ der sogenannte <span style="background-color:#EEA9B8"> Imaginärteil </span> ist. |
| − | * -9+18i | + | * $-9+18i$ (Realteil $=-9$ und Imaginärteil $=18$) |
| − | * 4 | + | * $4$ $\ \ $ (hier ist der Imaginärteil $0$) |
| − | * 8i | + | * $8i$ $\ \ $(hier ist der Realteil $0$) |
<br> | <br> | ||
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| − | = | + | =Interaktive Übungen= |
| − | + | == Quiz: Zahlenmengen (AG 1.1) == | |
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| − | + | [[Kategorie: Algebra und Geometrie]] | |
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