Mathe: n-te Wurzel und Definitionsbereich?

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Nun, ich vermute du bist noch in der Schule, oder? Dann frage dich mal, für welchen Zahlenbereich die Wurzel einer Zahl definiert ist. Weißt du was ^(2/3) bedeutet? Was bedeutet es für x+7 wenn x kleiner als -7 ist? Diese Hinweise sollten dich hoffentlich weiter bringen, wenn nein sag einfach im Kommentar warum nicht.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Dipl.Math.
lolo2112 
Fragesteller
 16.10.2019, 16:41

ich denke darüber nach, aber leider nicht

zahlenbereich sind doch die reellen Zahlen

kannst du mir das einfacher erklären bitte

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DerRoll  16.10.2019, 16:43
@lolo2112

Nein. Die Wurzel ist nur für positive reelle Zahlen definiert, nicht für alle. Jetzt besser?

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lolo2112 
Fragesteller
 16.10.2019, 16:45
@DerRoll

aber wenn ich zb für x -6 einsetze kommt da 1 raus

?

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DerRoll  16.10.2019, 16:47
@lolo2112

Genau. Die Lösung sagt ja schon das für x größer als -7 der Ausdruck definiert ist. Ist -6 größer als -7? Deshalb hatte ich ja gefragt, was bedeutet es für x+7 wenn x grösser als -7 ist...

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lolo2112 
Fragesteller
 16.10.2019, 16:49
@DerRoll

das ist doch aber schon die Lösung
und ich frage mich wie man auf diese Lösung kommt
aufgäbe lautet ja: für welche x ist der term definiert

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DerRoll  16.10.2019, 16:50
@lolo2112

Beantworte bitte meine letzte Frage: was bedeutet es für x+7 wenn x grösser als -7 ist?

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lolo2112 
Fragesteller
 16.10.2019, 16:52
@DerRoll

wenn x größer als -7 ist dann ist doch x+7 etwas negatives

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DerRoll  16.10.2019, 16:53
@lolo2112

Ah, da kommen wir nun an den Kern deines Problems. Nein, wenn x grösser als -7 ist ist x+7 zwingend grösser als Null. Schau dir das auf der Zahlengeraden noch mal an. Du wirst nie in die Lage kommen solche Themen zu verstehen wenn du das Rechnen mit positiven und negativen Zahlen nicht verstehst.

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DerRoll  16.10.2019, 16:55
@lolo2112

Genau, anders herum. Super! Also, oben hatten wir: Eine Wurzel ist nur für positive Zahlen definiert. Und wenn x grösser als -7 ist, ist x+7 positiv. Klar jetzt? Die letzte Frage: Was bedeutet eigentlich das ^(2/3)?

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lolo2112 
Fragesteller
 16.10.2019, 16:56
@DerRoll

ja den ersten teil habe ich verstanden

^(2/3) ist die Hochzahl

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DerRoll  16.10.2019, 16:58
@lolo2112

Ja, aber wie wandelst du das 2/3 korrekt um? Wo versteckt sich denn die Wurzel? Sorry, ich muß jetzt erst mal vom PC weg, bin in etwa zwei Stunden wieder da.

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DerRoll  16.10.2019, 17:13
@gogogo

Dann von unterwegs: wie @gogogo schon sagt, sieht gut aus, klasse! Jetzt hast du alles zusammen.

- Du hast einen Term unter einer Wurzel

- du weißt, Wurzeln sind nur für positive Argumente definiert

- du hast ausgerechnet unter welchen Bedingungen der Term positiv ist.

Ist das jetzt verständlich?

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gogogo  16.10.2019, 17:15
@DerRoll

@lolo2112:

Noch ein Hinweis: ^(2/3) muss das selbe sein wie ^(4/6).

Aus einer negativen Zahl kann man die dritte Wurzel ziehen, aber in den reellen Zahlen keine sechste.

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lolo2112 
Fragesteller
 16.10.2019, 17:19
@DerRoll

aber unter der Wurzel ist doch ein Quadrat dann wird die zahl unter der Wurzel wieder positiv ... ich bin irgendwie verwirrt-.-

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DerRoll  16.10.2019, 17:26
@lolo2112

Gut mitgedacht! Du kannst aber auch schreiben (3. Wurzel(x-7))^2, d.h. Wurzel und Potenz vertauschen. Ich gehe davon aus dass die Aufgabe so gemeint war..

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lolo2112 
Fragesteller
 16.10.2019, 17:27
@DerRoll

in der aufgabe steht nur (x+7)^(2/3)

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DerRoll  16.10.2019, 20:03
@DerRoll

So, ich habe jetzt sowohl in der Wikipedia wie in meinem alten Analysis I Lehrbuch (Heuser: Analysis I) nachgeschlagen. Die Potenz mit rationalem Exponenten (also das was wir hier vorliegen haben) ist tatsächlich nur für Argumente > 0 definiert. Demzufolge hätte ich mir den Verweis auf die Wurzeln sparen können. Sorry dass ich dich hier so verwirrt habe. Kernpunkt ist also: Du mußt heraus bekommen, wann das Argument unter der Potenz < 0 wird, ab diesem Punkt ist die (rationale) Potenz schlicht und ergreifend nicht definiert. Dazu solltest du dir noch mal anschauen, wie diese bei euch eingeführt wurde.

Achtung, das gilt natürlich nicht für natürliche Potenzen. Diese sind für Argumente kleiner Null sehr wohl definiert!

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DerRoll  16.10.2019, 20:08
@DerRoll

Nachtrag: Ich finde es übrigens toll, dass du so gut mit gemacht hast, versucht hast den Lösungsweg zu begleiten und auch sinnvolle eigene Beiträge eingebracht hast (mit dem "aber unter der Wurzel ist doch ein Quadrat dann wird die zahl unter der Wurzel wieder positiv" kannst du bestimmt prima deinen Lehrer verwirren, probier das doch mal aus :-)). Das hebt sich wohltunend von anderen FragestellerInnen ab, die nur sagen "gib mir die Lösung und lass mich in Ruhe". Wenn du so weiter arbeitest wird Mathematik für dich kein Problem darstellen.

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lolo2112 
Fragesteller
 16.10.2019, 22:01
@DerRoll

vielen Dank du hast mir weitergeholfen
hätte ich nicht gedacht das jemand sich hier so viel zeit nimmt

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Entsprechende Potenzen b^k mit nicht-ganzzahligem Exponenten k sind dann definiert, wenn die Basis b der Potenz nicht-negativ ist, also wenn b ≥ 0 ist.

Dementsprechend muss hier also die Basis x + 7 der Potenz (x + 7)^(2/3) nicht-negativ sein. D.h. es muss x + 7 ≥ 0 sein. Um dies nach x aufzulösen kann man mit 7 addieren und erhält so die Bedingung x ≥ -7.

Die Aufgabenstellung läuft darauf hinaus, dass man aus negativen Zahlen kein Wurzeln ziehen darf.

Dem stimme ich nicht ganz zu, da z.B die dritte Wurzeln (und um eine solche geht es hier) aus einer negativen Zahl sehr wohl eine reelle Zahl ist.

PWolff  16.10.2019, 16:45

Allerdings gibt es Definitionen für Wurzeln / gebrochene Potenzen, die sich um diese Art Sonderfall nicht kümmern.

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gfntom  16.10.2019, 16:50
@PWolff

Ja, das ist mir klar.

Darum ja auch meine Wortwahl, die bedeutetn soll: die dritte Wurzel aus einer negativen Zahl ist keine komplexe Zahl mit Imaginärteil <> 0, sondern eine reelle.

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PWolff  16.10.2019, 16:54
@DerRoll

Hier wird aber nur auf den Fall eines positiven Radikanden eingegangen, aber keine Einschränkung des Definitionsbereichs gemacht.

Im Reellen sind Wurzeln aus negativen Zahlen zu ungeraden Wurzelexponenten leicht sinnvoll definierbar - im Komplexen entspricht das nicht der üblichen Definition als der Lösung mit dem kleinsten (nichtnegativen) Argument, sondern einer Definition als der Lösung mit einem Imaginärteil kleinsten Betrages (bei zwei gleichen dem mit positivem Imaginärteil oder/und positivem Realteil) oder der Lösung mit kleinstem nichtnegativem Imaginärteil (bei Gleichheit mit positivem Realteil).

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gfntom  16.10.2019, 16:55
@DerRoll

Wo steht das da? (Mag sein, dass ich das tatsächlich überlesen habe, darum die Frage).

Da steht nur, dass diese Definition für positive Argumente gilt. Da steht nicht, dass es für negative Argumente keine Definition /keine reelle Lösung gibt.

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DerRoll  16.10.2019, 16:57
@gfntom

Die Definition wird überhaupt nur für positive Argumente eingeführt. Natürlich kann man sie bei ungeraden Potenzen auf negative Argumente sinnvoll erweitern. Aber das verwirrt gerade in der Schule mehr als es nutzt. Ebenso wie der Verweis darauf, das im Komplexen die Wurzel sehr wohl für negative Argumente definiert ist.

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PWolff  16.10.2019, 17:05
@DerRoll

Die Gleichung

x^n = a

mit reellem a und ungeradem n hat immer genau eine reelle Lösung für x.

Bei der Definition als die einzige Lösung, falls nur eine existiert, bzw. der positiven Lösung, falls zwei existieren, sind derartige Wurzeln selbstverständlich mit definiert. (So habe ich es in der Schule kennengelernt und die anderen Definitionen später dazugelernt.) Allerdings muss man dann an anderer Stelle Zugeständnisse / Fallunterscheidungen / ... machen: https://de.wikipedia.org/wiki/Wurzel_(Mathematik)#Wurzeln_aus_negativen_Zahlen

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gfntom  16.10.2019, 17:06
@DerRoll
Die Definition wird überhaupt nur für positive Argumente eingeführt.

Das ist ja etwas anderes als

Tatsächlich ist die n-te Wurzel im reellen nur für positive Argumente definiert,

.

Wie dir vielleceicht aufgefallen ist, habe ich in meiner Antwort das Wort "Definition" nicht verwender - mit Absicht, da ich gerade diese Diskussion vermeiden wollte.

Fakt ist aber, dass die meisten Taschenrechner oder auch Excel als Ergebnis von z.B. (-8)^(1/3) als Ergebnis -2 liefern.

Aber wie dem auch sei. Ich wollte eigentlich nur sicherstellen, dass ich in deinem Link nicht überlsesen habe, dass Wurzeln für negative Zahlen im reellen nicht definiert sind.

Aber das verwirrt gerade in der Schule mehr als es nutzt.

Darum geht es ja nicht.

(Auch nicht darum, dass ich es eher verwirrend finde, zu sagen: es gibt keine reelle Zahl a für die gilt: a³ = -8)

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