Kl. 9Kl. 10

Potenzgesetze

Mit den Potenzgesetzen rechnest Du Produkte und Quotienten von Potenzen schnell zusammen, ohne alles auszuschreiben. Alle fünf Gesetze lassen sich durch einfaches Zählen von Faktoren begründen – Du musst sie also nicht blind auswendig lernen.

Die fünf Gesetze

Übersicht

GesetzFormel
1. Gleiche Basis malnehmen$a^m \cdot a^n = a^{m+n}$
2. Gleiche Basis teilen$a^m : a^n = a^{m-n}$
3. Potenz einer Potenz$(a^m)^n = a^{m \cdot n}$
4. Gleiche Exponenten malnehmen$a^n \cdot b^n = (a \cdot b)^n$
5. Gleiche Exponenten teilen$a^n : b^n = (a : b)^n$

Warum gelten die Gesetze?

Eine Potenz zählt Faktoren: $a^4 = a \cdot a \cdot a \cdot a$. Damit erklärt sich jedes Gesetz an einem kleinen Beispiel.

\[\begin{aligned} &\text{1.}\quad a^3 \cdot a^2 = (a \cdot a \cdot a) \cdot (a \cdot a) = a^5 &&\text{3 + 2 Faktoren}\\ &\text{2.}\quad \frac{a^5}{a^2} = \frac{a \cdot a \cdot a \cdot \cancel{a} \cdot \cancel{a}}{\cancel{a} \cdot \cancel{a}} = a^3 &&\text{2 Faktoren kürzen sich}\\ &\text{3.}\quad (a^2)^3 = a^2 \cdot a^2 \cdot a^2 = a^6 &&\text{3-mal je 2 Faktoren}\\ &\text{4.}\quad a^3 \cdot b^3 = (a \cdot b) \cdot (a \cdot b) \cdot (a \cdot b) = (ab)^3 &&\text{Faktoren umsortieren} \end{aligned}\]

Gesetz 5 funktioniert wie Gesetz 4, nur mit Brüchen: $\frac{a}{b} \cdot \frac{a}{b} \cdot \frac{a}{b} = \frac{a^3}{b^3}$.

Was daraus folgt: Exponent 0 und negative Exponenten

Wendest Du Gesetz 2 auf gleiche Potenzen an, entsteht der Exponent 0. Da eine Zahl geteilt durch sich selbst 1 ergibt, muss $a^0 = 1$ sein (für $a \neq 0$):

\[\frac{a^3}{a^3} = a^{3-3} = a^0 \quad\text{und}\quad \frac{a^3}{a^3} = 1 \qquad\Rightarrow\qquad a^0 = 1\]

Ist der Exponent im Nenner größer, wird die Differenz negativ. Gekürzt bleibt ein Bruch übrig:

\[\frac{a^2}{a^5} = a^{2-5} = a^{-3} \quad\text{und}\quad \frac{a^2}{a^5} = \frac{1}{a^3} \qquad\Rightarrow\qquad a^{-n} = \frac{1}{a^n}\]

Auch Brüche im Exponenten passen ins System: $a^{\frac{1}{2}} \cdot a^{\frac{1}{2}} = a^1$, also ist $a^{\frac{1}{2}} = \sqrt{a}$. Mehr dazu bei den Wurzelgesetzen.

Beispiele

Beispiel 1: mehrere Gesetze nacheinander

\[(2x^3)^2 \cdot x^{-4} = 2^2 \cdot x^{6} \cdot x^{-4} = 4x^{2}\]

Bei $(2x^3)^2$ wird auch die Zahl 2 quadriert (Gesetz 4), der Exponent von $x$ verdoppelt sich (Gesetz 3).

Beispiel 2: zwei Variablen

\[\frac{a^4 b^{-2}}{a\,b^3} = a^{4-1} \cdot b^{-2-3} = a^3 b^{-5} = \frac{a^3}{b^5}\]

Beispiel 3: Kopfrechnen mit Gesetz 4

$4^3 \cdot 25^3$ sieht schwer aus. Mit Gesetz 4 wird daraus $(4 \cdot 25)^3 = 100^3 = 1\,000\,000$.

Beispiel 4: Zehnerpotenzen

$(3 \cdot 10^5) \cdot (4 \cdot 10^{-2}) = 12 \cdot 10^{5 + (-2)} = 12 \cdot 10^3 = 1{,}2 \cdot 10^4$. So rechnest Du in der Physik mit sehr großen und sehr kleinen Zahlen.

Typische Fehler

  • Basen malgenommen: $2^3 \cdot 2^4 = 2^7$, nicht $4^7$. Die Basis bleibt gleich, nur die Exponenten werden addiert.
  • Exponenten bei Gesetz 3 addiert: $(x^2)^5 = x^{10}$, nicht $x^7$.
  • Verschiedene Basis und verschiedener Exponent: Für $a^2 \cdot b^3$ gibt es kein Gesetz – das bleibt so stehen.
  • Summen: $x^3 + x^3 = 2x^3$ (gleichartige Terme addieren), aber $x^3 + x^2$ lässt sich nicht zusammenfassen.
  • Minus vor der Potenz: $(-3)^2 = 9$, aber $-3^2 = -9$.

Rechner: Potenzen berechnen

Berechnet aⁿ exakt – auch mit negativem Exponenten (Kehrwert) und mit Brüchen im Exponenten (Wurzel). Brüche mit /, Dezimalzahlen mit Komma.

Anzeige

Online üben

Gib das Ergebnis ein, z. B. 6x^7 oder a^2*b^3. Brüche mit /.

Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Neue Aufgaben

Stufe 1: gleiche Basis

  1. Aufgabe 1
    \(y^{6} \cdot y\)
    \(y^{6} \cdot y = y^{7}\)
  2. Aufgabe 2
    \(6z^{7} \cdot 3z^{6}\)
    \(6z^{7} \cdot 3z^{6} = 18z^{13}\)
  3. Aufgabe 3
    \(z^{6} \cdot z^{6}\)
    \(z^{6} \cdot z^{6} = z^{12}\)
  4. Aufgabe 4
    \(\frac{10b^{4}}{5b}\)
    \(\frac{10b^{4}}{5b} = 2b^{3}\)
  5. Aufgabe 5
    \(2a^{5} \cdot 5a^{3}\)
    \(2a^{5} \cdot 5a^{3} = 10a^{8}\)
  6. Aufgabe 6
    \(4x^{5} \cdot 2x^{6}\)
    \(4x^{5} \cdot 2x^{6} = 8x^{11}\)

Tippe Deine Lösung ein und klicke auf „Prüfen“ (oder drücke Enter). Brüche als 3/4, Dezimalzahlen mit Komma, mehrere Lösungen mit ; trennen, Potenzen als x^2, Wurzeln als sqrt(5). Punkte: 10 für richtig beim ersten Versuch, 6 nach einem Fehlversuch, 5 mit Tipp, 0 wenn Du Dir vorher die Lösung anschaust. Deine Punkte und Abzeichen siehst Du unter Mein Training.

Arbeitsblatt: Potenzgesetze

Eine volle DIN-A4-Seite Aufgaben mit Lösungsblatt zum Ausdrucken – bei jedem Klick neue Aufgaben. Klasse 9–10.

Schwierigkeit

Grundlagen wie Quadratzahlen, Zehnerpotenzen und die wissenschaftliche Schreibweise findest Du bei Potenzen. Die Umkehrung des Potenzierens ist der Logarithmus – mit eigenen Logarithmusgesetzen.

Weiterlesen: Potenz (Mathematik) bei Wikipedia

Anzeige