Warum wird der Exponent negativ?

4 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Es ist ja nur eine Form der Notation. Deswegen ist es schwierig, es zu begründen.

Man kann es sich aber plausibel machen, indem man den Übergang betrachtet, also den Exponenten vom positiven ins Negative überführt.

1000         10^3
 100         10^2
  10         10^1
   1         10^0
 0,1  1/10   10^-1
0,01  1/100  10^-2
...

Zunächst sind Potenzen nur für natürliche Exponenten definiert durch  Daraus ergibt sich eine Rechenregel



Wenn man jetzt die Definition auf andere Exponenten erweitern will, ist es es sinnvoll, wenn diese mit den bisherigen Rechenregeln konsistent ist.

Zunächst soll die Potenz für den Exponenten 0 definiert werden.

Multiplikation mit a⁰ ändert also nichts. Für a ≠ 0 folgt daraus a⁰ = 1. Häufig definiert man auch 0⁰ = 1.

Für negative Potenzen soll auch gelten

Mit Division auf beiden Seiten durch aⁿ erhält manDabei muss a ≠ 0 sein, sonst sind negative Exponenten nicht definiert.

Beispiel:

10⁻² = 0,01 wegen 10⁻² ⋅ 10² = 0,01 ⋅ 100 = 1 = 10⁰

Gute Frage! Gut, dass du es verstehen möchtest.

Das ganze folgt aus der Rechenregel für Potenzen zur Division:

Willst du zwei Potenzen mit gleicher Basis dividieren subtrahierst du die Exponenten:

a^x : a^y = a^(x-y)

Dies lässt sich leicht über das kürzen in Brüchen herleiten (a*a*a*a*a)/(a*a*a) = (a*a)

Nun zu den negativen Exponenten:

Da du Brüche immer mit 1=1/1=3/3 multiplizieren kannst gilt:

1/3^2 = 3^1/3^3= 3^1 : 3^3 = 3^-2

Oder Allgemein:

b/a^x = b*1/a^x = b* a/a * 1/a^x = b* a/a^x+1 = b* a^-x

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Studienabschluss in Informatik

a^(-n) = a^(-n) * a^n/a^n = (a^(-n)*a^n)/(a^n) = 1/a^n

Reicht das? Sonst wird es tatsächlich einfach so definiert.