Notation

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  • Buchstaben am Anfang des Alphabets   stehen für beliebige Zahlen.
  • Buchstaben in der Mitte des Alphabets   stehen für natürliche Zahlen.
  • Buchstaben am Ende des Alphabets   stehen für Variablen.
  • Es gilt die Operatorrangfolge (Punktrechnung vor Strichrechnung): Rechenoperationen der zweiten Stufe (Multiplikation und Division) binden stärker als die der ersten Stufe (Addition und Subtraktion) und Rechenoperationen der dritten Stufe (Wurzelziehen und Potenzieren) stärker als die der zweiten Stufe.
  • Es gilt die Klammerregel: Stehen Operationen in Klammern, so werden diese zuerst ausgeführt. Stehen Operationen der gleichen Stufe ohne Klammern hintereinander, so werden die Operationen von links nach rechts ausgeführt.

Grundrechenarten

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Rechenoperationen

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Addition

    (Summand + Summand = Summe)

Subtraktion

    (Minuend − Subtrahend = Differenz)

Multiplikation

    (Faktor · Faktor = Produkt)

Division

    (Dividend : Divisor = Quotient)
Die Division durch null ist dabei nicht definiert.

Klammerregeln

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Rechengesetze

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Assoziativgesetze

 
 

Kommutativgesetze

 
 

Distributivgesetze

 
 

Neutralität von   und  

 
 

Binomische Formeln

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Bruchrechnung

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Bezeichnungen

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Definition

    (Zähler : Nenner)
Zähler und Nenner sind ganze Zahlen, wobei der Nenner nicht null sein darf.

Spezialfälle

  • Stammbruch:  
  • Echter Bruch:  
  • Unechter Bruch:  
  • Scheinbruch:   mit einer ganzen Zahl  
  • Kehrbruch:   und   werden vertauscht

Rechenregeln

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Vorzeichen

 
 

Erweitern und Kürzen

    für  

Addition

 

Subtraktion

 

Multiplikation

 

Division

 

Prozentrechnung

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Definitionen

    (Prozentsatz = Prozentwert : Grundwert)
    (Promillesatz = Promillewert : Grundwert)

Prozentsätze häufig benutzter Anteile

Anteil am Grundwert                    
Prozentsatz 1 % 2 % 2,5 % 4 % 5 % 6,25 % ≈6,67 % ≈8,33 % ≈9,09 % 10 %
Anteil am Grundwert                    
Prozentsatz ≈11,11 % 12,5 % ≈14,29 % ≈16,67 % 20 % 25 % ≈33,33 % 50 % ≈66,67 % 75 %

Elementare Rechenoperationen

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Definitionen

Natürlicher Exponent:

    (Potenz = Basis hoch Exponent)

Negativer Exponent:

 

Rationaler Exponent:

 

Hierbei ist   eine nichtnegative rationale Zahl und   sind natürliche Zahlen.

Spezialfälle

    für  , siehe Null hoch null
    für  

Potenzgesetze

 
 
 
 
 

Definition und Rechenregeln können auf reelle Zahlen erweitert werden.

Definition

    (n-te Wurzel, a heißt Radikand, n Wurzelexponent)
Hierbei ist   eine nichtnegative reelle Zahl und   eine natürliche Zahl größer als eins

Spezialfälle

    (Quadratwurzel)
    (Kubikwurzel)

Wurzelgesetze

 
 
 
 
 
 
 

Logarithmus

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Definition

    (Logarithmus der Zahl a zur Basis b)
Hierbei sind   positive reelle Zahlen.

Spezialfälle

    (binärer Logarithmus)
    (natürlicher Logarithmus)
    (dekadischer Logarithmus)
 
 

Logarithmengesetze

 
 
 
 

Elementare Funktionen

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Definition

 

Eigenschaften

 
 
    (Dreiecksungleichung)

Vorzeichen

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Definition

 

Eigenschaften

    für  
 
 

Ab- und Aufrundung

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Definitionen

    (Abrundung)
    (Aufrundung)

Eigenschaften

 
 
 
 

Gleichungen

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Äquivalenzumformungen

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Lösen von Gleichungen

 
 
 
    für  
    für  
    für jede bijektive Funktion  

Lineare Gleichungen

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Allgemeine Form

 

Lösungen

    falls  
keine Lösung falls  
unendlich viele Lösungen falls  

Quadratische Gleichungen

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Allgemeine Form

    mit  

Diskriminante

 

Lösungen

    falls  
    falls  
keine reelle Lösung falls  

Quadratische Ergänzung

 

p-q-Form

 

Diskriminante

 

Lösungen

    falls  
    falls  
keine reelle Lösung falls  

Satz von Vieta

 
 

Algebraische Gleichungen

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Allgemeine Form

 

Lösungen

  als komplexe Lösungen, nicht notwendigerweise verschieden (Fundamentalsatz der Algebra)

Zerlegung in Linearfaktoren

 

Polynomdivision

    wobei  
    wobei  

Ungleichungen

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Äquivalenzumformungen

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Lösen von Ungleichungen

 
 
 
 
 
 
Die Umformungsregeln gelten analog auch für  .

Spezielle Ungleichungen

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Dreiecksungleichung

    für alle  

Bernoullische Ungleichung

    für   und  

Youngsche Ungleichung

    für   und   mit  

Ungleichungen bei Mittelwerten

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Ungleichung vom arithmetischen und geometrischen Mittel

    für   und  

Ungleichung vom harmonischen und geometrischen Mittel

    für   und  

Komplexe Zahlen

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Algebraische Form

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Darstellung

    mit Realteil  , Imaginärteil   und der imaginären Einheit  
    (Komplexe Konjugation)

Potenzen der imaginären Einheit

 
 
 
 

Allgemein für  :

 
 
 
 

Arithmetische Operationen

 
 
 
    für  

Polarform

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Darstellung

    mit dem Betrag   und dem Argument  

Betrag

 

Argument

 
oder
 

Exponentialform

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Darstellung

    mit der eulerschen Zahl  
    (Eulersche Formel)

Umrechnungsformeln

 
 

Arithmetische Operationen

 
 
 

Potenzen

 

Wurzeln

    für     (Einheitswurzeln)
    für  

Summenformeln

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Rechenregeln

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    (Teleskopsumme)

Arithmetische Reihe

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    (Gaußsche Summenformel)

Geometrische Reihe

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Eine Version, die für alle Halbringe geeignet ist:

 

Potenzsummen

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Für weitere Potenzsummen siehe Faulhabersche Formel.

Kombinatorische Summen

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Binomischer Lehrsatz

 

Multinomialtheorem

 

Ungleichungen bei Summen

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Cauchy-Schwarzsche Ungleichung

    für alle   und  

Tschebyscheff-Ungleichungen

    für alle   und  
    für alle   und  

Minkowski-Ungleichung

    für alle   und   sowie  

Hölder-Ungleichung

    für alle   und   sowie   mit  

Jensensche Ungleichung

    für jede konvexe Funktion  ,   mit   und alle  

Literatur

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