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Nenner rational machen

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4144289
Gegeben ist der Ausdruck \(A = \frac{10}{\sqrt{5}}\). a) Mache den Nenner des Bruchs rational. b) Berechne einen Näherungswert für \(A\), indem du den rationalisierten Term aus Aufgabenteil a) nutzt und \(\sqrt{5} \approx 2{,}236\) einsetzt. c) Erkläre kurz, warum es für die schriftliche Rechnung ohne Taschenrechner vorteilhafter ist, den rationalisierten Term zu verwenden, anstatt direkt \(10 : 2{,}236\) zu rechnen.

Denkanstöße

- Womit musst du einen Bruch erweitern, damit die Wurzel im Nenner verschwindet? - Was passiert, wenn du eine Wurzel mit sich selbst multiplizierst? - Vergleiche eine Multiplikationsaufgabe mit einer Divisionsaufgabe durch eine Kommazahl. Was lässt sich leichter im Kopf oder schriftlich lösen?

Lösung

1. Rationalisieren des Nenners: Der Bruch wird mit \(\sqrt{5}\) erweitert: \(\frac{10 \cdot \sqrt{5}}{\sqrt{5} \cdot \sqrt{5}} = \frac{10\sqrt{5}}{5}\). 2. Kürzen des Bruchs: \(10 : 5 = 2\), woraus sich \(2\sqrt{5}\) ergibt. 3. Berechnung des Näherungswerts: Einsetzen von \(2{,}236\) für \(\sqrt{5}\) ergibt \(2 \cdot 2{,}236 = 4{,}472\). 4. Begründung des Vorteils: Die Multiplikation einer Dezimalzahl mit einer ganzen Zahl (\(2 \cdot 2{,}236\)) ist wesentlich einfacher und weniger fehleranfällig als die Division durch eine Dezimalzahl (\(10 : 2{,}236\)).

Antwort

a) \(2\sqrt{5}\) b) \(4{,}472\) c) Die Multiplikation mit einer ganzen Zahl ist einfacher als die Division durch eine Dezimalzahl.
4144319
Bestimme ohne Verwendung eines Taschenrechners, welche der beiden Zahlen größer ist: \( A = \frac{12}{\sqrt{6}} \) oder \( B = \frac{15}{\sqrt{5}} \)

Denkanstöße

- Versuche zuerst, die Wurzeln aus den Nennern zu entfernen. - Wie kannst du eine Zahl vor einer Wurzel wieder unter das Wurzelzeichen bringen? - Ist es einfacher, Zahlen zu vergleichen, wenn sie beide unter einer Quadratwurzel stehen?

Lösung

1. Den Nenner von \( A \) rational machen: \( A = \frac{12 \cdot \sqrt{6}}{\sqrt{6} \cdot \sqrt{6}} = \frac{12\sqrt{6}}{6} = 2\sqrt{6} \). 2. Den Nenner von \( B \) rational machen: \( B = \frac{15 \cdot \sqrt{5}}{\sqrt{5} \cdot \sqrt{5}} = \frac{15\sqrt{5}}{5} = 3\sqrt{5} \). 3. Beide Zahlen in die Form \( \sqrt{n} \) bringen, um sie zu vergleichen: \( A = 2\sqrt{6} = \sqrt{4 \cdot 6} = \sqrt{24} \). \( B = 3\sqrt{5} = \sqrt{9 \cdot 5} = \sqrt{45} \). 4. Da \( 45 > 24 \), gilt \( \sqrt{45} > \sqrt{24} \). Somit ist \( B > A \).

Antwort

Die Zahl \( \frac{15}{\sqrt{5}} \) ist größer.
4144349
Forme die folgenden Brüche so um, dass der Nenner rational wird. Vereinfache das Ergebnis so weit wie möglich. a) \(\frac{7}{\sqrt{7}}\) b) \(\frac{\sqrt{3}}{2\sqrt{6}}\) c) \(\frac{4 - \sqrt{2}}{\sqrt{2}}\) d) \(\frac{15}{\sqrt{75}}\)

Denkanstöße

- Überlege dir, mit welcher Wurzel du den Bruch erweitern musst, damit im Nenner eine Quadratzahl unter der Wurzel steht. - Manchmal hilft es, eine Wurzel im Nenner zuerst teilweise zu radizieren (Faktoren herauszuziehen). - Denk daran, dass du beim Erweitern eines Bruchs mit einer Summe im Zähler jedes Glied einzeln multiplizieren musst.

Lösung

1. Bei Teilaufgabe a) wird der Bruch mit \(\sqrt{7}\) erweitert: \(\frac{7 \cdot \sqrt{7}}{\sqrt{7} \cdot \sqrt{7}} = \frac{7\sqrt{7}}{7} = \sqrt{7}\). 2. Bei Teilaufgabe b) wird mit \(\sqrt{6}\) erweitert oder zunächst gekürzt: \(\frac{\sqrt{3}}{2\sqrt{2}\sqrt{3}} = \frac{1}{2\sqrt{2}}\). Erweitern mit \(\sqrt{2}\) ergibt \(\frac{\sqrt{2}}{2 \cdot 2} = \frac{\sqrt{2}}{4}\). 3. Bei Teilaufgabe c) wird der Zähler aufgeteilt oder mit \(\sqrt{2}\) erweitert: \(\frac{(4 - \sqrt{2})\sqrt{2}}{2} = \frac{4\sqrt{2} - 2}{2} = 2\sqrt{2} - 1\). 4. Bei Teilaufgabe d) wird der Nenner teilweise radiziert: \(\sqrt{75} = \sqrt{25 \cdot 3} = 5\sqrt{3}\). Der Bruch \(\frac{15}{5\sqrt{3}} = \frac{3}{\sqrt{3}}\) wird mit \(\sqrt{3}\) erweitert zu \(\frac{3\sqrt{3}}{3} = \sqrt{3}\).

Antwort

a) \(\sqrt{7}\) b) \(\frac{\sqrt{2}}{4}\) c) \(2\sqrt{2} - 1\) d) \(\sqrt{3}\)
4144409
Forme die folgenden Terme so um, dass die Nenner rational werden. Kürze und vereinfache die Ergebnisse so weit wie möglich. a) \( \frac{10}{\sqrt{20}} \) b) \( \frac{\sqrt{5} + 2}{3\sqrt{5}} \)

Denkanstöße

- Womit musst du den Bruch erweitern, damit das Wurzelzeichen im Nenner verschwindet? - Kannst du die Wurzel im Zähler oder Nenner teilweise ziehen, um den Ausdruck zu vereinfachen? - Denke beim Erweitern daran, den gesamten Zähler mit der Wurzel zu multiplizieren. - Kannst du am Ende noch gemeinsame Faktoren im Zähler und Nenner kürzen?

Lösung

1. Teilaufgabe a): Erweitern mit \( \sqrt{20} \) ergibt \( \frac{10 \cdot \sqrt{20}}{20} \). Kürzen mit 10 führt zu \( \frac{\sqrt{20}}{2} \). Da \( \sqrt{20} = \sqrt{4 \cdot 5} = 2\sqrt{5} \), folgt \( \frac{2\sqrt{5}}{2} = \sqrt{5} \). 2. Teilaufgabe b): Erweitern mit \( \sqrt{5} \) ergibt im Zähler \( (\sqrt{5} + 2) \cdot \sqrt{5} = 5 + 2\sqrt{5} \) und im Nenner \( 3\sqrt{5} \cdot \sqrt{5} = 3 \cdot 5 = 15 \). Das Ergebnis ist \( \frac{5 + 2\sqrt{5}}{15} \).

Antwort

a) \( \sqrt{5} \) b) \( \frac{5 + 2\sqrt{5}}{15} \)
4249839
Vereinfache die folgenden Terme so weit wie möglich und mache den Nenner rational: a) \(\frac{14}{\sqrt{7}}\) b) \(\frac{\sqrt{32}}{4}\) c) \(\frac{1}{\sqrt{20}}\) d) \(\frac{\sqrt{75}}{\sqrt{3}}\)

Denkanstöße

- Womit müsste man einen Bruch multiplizieren, damit eine Wurzel im Nenner quadriert wird? - Kannst du eine große Zahl unter der Wurzel als Produkt einer Quadratzahl und einer anderen Zahl schreiben? - Gibt es eine Regel, wie man zwei Wurzeln dividiert, die denselben Wurzelexponenten haben? - Was passiert, wenn du den Zähler und den Nenner mit derselben Wurzel multiplizierst?

Lösung

1. Erweitern des Bruchs mit \(\sqrt{7}\): \(\frac{14\sqrt{7}}{7}\). Durch Kürzen mit \(7\) ergibt sich \(2\sqrt{7}\). 2. Teilweises Wurzelziehen im Zähler: \(\sqrt{32} = \sqrt{16 \cdot 2} = 4\sqrt{2}\). Durch Einsetzen und Kürzen mit \(4\) erhält man \(\sqrt{2}\). 3. Teilweises Wurzelziehen im Nenner: \(\sqrt{20} = \sqrt{4 \cdot 5} = 2\sqrt{5}\). Erweitern mit \(\sqrt{5}\) führt zu \(\frac{\sqrt{5}}{2 \cdot 5} = \frac{\sqrt{5}}{10}\). 4. Anwendung der Rechenregeln für Wurzeln: \(\sqrt{\frac{75}{3}} = \sqrt{25}\). Das Ergebnis ist \(5\).

Antwort

a) \(2\sqrt{7}\) b) \(\sqrt{2}\) c) \(\frac{\sqrt{5}}{10}\) d) \(5\)
4249859
Mache den Nenner der folgenden Brüche rational und vereinfache das Ergebnis so weit wie möglich. Gehe davon aus, dass alle Variablen für positive Werte stehen. a) \(\frac{12}{\sqrt{6}}\) b) \(\frac{5}{2\sqrt{10}}\) c) \(\frac{z^2}{\sqrt{z}}\) d) \(\frac{6k}{\sqrt{2k}}\)

Denkanstöße

- Womit müsste man einen Bruch multiplizieren, damit eine Wurzel im Nenner mit sich selbst multipliziert wird? - Denke daran, dass du den Zähler und den Nenner mit derselben Zahl multiplizieren musst, um den Wert des Bruches nicht zu verändern. - Kannst du nach dem Erweitern Faktoren im Zähler und Nenner kürzen? - Wie vereinfacht sich ein Ausdruck wie \(\sqrt{x} \cdot \sqrt{x}\)?

Lösung

1. Erweitern mit \(\sqrt{6}\): \(\frac{12\sqrt{6}}{6} = 2\sqrt{6}\). 2. Erweitern mit \(\sqrt{10}\): \(\frac{5\sqrt{10}}{2 \cdot 10} = \frac{5\sqrt{10}}{20} = \frac{\sqrt{10}}{4}\). 3. Erweitern mit \(\sqrt{z}\): \(\frac{z^2\cdot\sqrt{z}}{z} = z\sqrt{z}\). 4. Erweitern mit \(\sqrt{2k}\): \(\frac{6k\cdot\sqrt{2k}}{2k} = 3\sqrt{2k}\).

Antwort

a) \(2\sqrt{6}\) b) \(\frac{\sqrt{10}}{4}\) c) \(z\sqrt{z}\) d) \(3\sqrt{2k}\)
4249879
Berechne den Wert des Terms \(T = \frac{10}{\sqrt{2}}\) auf zwei verschiedene Arten auf zwei Nachkommastellen genau (\(\sqrt{2} \approx 1{,}414\)). 1. Dividiere \(10\) direkt durch den Näherungswert von \(\sqrt{2}\). 2. Mache den Nenner des Terms zuerst rational und berechne dann das Ergebnis durch Multiplikation. Vergleiche beide Rechenwege: Welcher Weg ist für eine Rechnung ohne Taschenrechner vorteilhafter? Begründe kurz.

Denkanstöße

- Wie kannst du einen Bruch umformen, damit im Nenner keine Wurzel mehr steht? - Was ist einfacher: durch eine Kommazahl zu teilen oder mit einer Kommazahl zu multiplizieren? - Achte beim Runden genau auf die dritte Nachkommastelle.

Lösung

1. Direkte Division durch den Näherungswert: \(10 : 1{,}414 \approx 7{,}0721\), gerundet auf zwei Nachkommastellen ergibt sich \(7{,}07\). 2. Rationalmachen des Nenners: Erweiterung mit \(\sqrt{2}\) führt zu \(\frac{10 \cdot \sqrt{2}}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{2}} = \frac{10\sqrt{2}}{2} = 5\sqrt{2}\). 3. Berechnung mit dem rationalen Nenner: \(5 \cdot 1{,}414 = 7{,}07\). 4. Vergleich der Wege: Der zweite Weg ist vorteilhafter, da eine Multiplikation mit einer Dezimalzahl (\(5 \cdot 1{,}414\)) im Kopf oder schriftlich wesentlich einfacher und weniger fehleranfällig ist als eine Division durch eine mehrstellige Dezimalzahl (\(10 : 1{,}414\)).

Antwort

Beide Wege führen zum Ergebnis \(7{,}07\). Der zweite Weg ist vorteilhafter, da die Multiplikation einfacher auszuführen ist als die Division durch eine Dezimalzahl.
4250119
Rationalisiere den Nenner der folgenden Terme und vereinfache das Ergebnis so weit wie möglich: a) \(\frac{10}{\sqrt{7} + \sqrt{2}}\) b) \(\frac{x - 25}{\sqrt{x} - 5}\) (für \(x \ge 0\) und \(x \neq 25\))

Denkanstöße

- Erinnerst du dich an die dritte binomische Formel? Wie könnte sie dir helfen, eine Wurzel im Nenner zu eliminieren? - Mit welchem Ausdruck müsste man eine Summe wie \(a + b\) multiplizieren, damit die Quadrate der einzelnen Teile entstehen? - Kannst du den Zähler im zweiten Aufgabenteil so umschreiben, dass ein Teil des Nenners darin vorkommt?

Lösung

1. Erweitern des ersten Bruchs mit dem konjugierten Ausdruck des Nenners \(\sqrt{7} - \sqrt{2}\). 2. Anwendung der dritten binomischen Formel im Nenner: \((\sqrt{7} + \sqrt{2})(\sqrt{7} - \sqrt{2}) = 7 - 2 = 5\). 3. Kürzen des Faktors 10 im Zähler gegen die 5 im Nenner ergibt \(2(\sqrt{7} - \sqrt{2})\). 4. Beim zweiten Bruch kann der Zähler \(x - 25\) mithilfe der dritten binomischen Formel als \((\sqrt{x} - 5)(\sqrt{x} + 5)\) faktorisiert werden. 5. Kürzen des gemeinsamen Faktors \((\sqrt{x} - 5)\) führt zum Ergebnis \(\sqrt{x} + 5\). Alternativ führt das Erweitern mit \(\sqrt{x} + 5\) zum gleichen Resultat.

Antwort

a) \(2(\sqrt{7} - \sqrt{2})\) b) \(\sqrt{x} + 5\)
4250179
Vereinfache die folgenden Terme so weit wie möglich, indem du den Nenner rational machst: a) \(\frac{x}{\sqrt{x+1}-1}\) für \(x \ge -1\) und \(x \ne 0\) b) \(\frac{a-16}{\sqrt{a}+4}\) für \(a \ge 0\)

Denkanstöße

- Wie kann man einen Ausdruck der Form \( \sqrt{u}-v \) multiplizieren, damit die Wurzel verschwindet? - Erinnere dich an die 3. binomische Formel \( (u-v)(u+v) = u^2 - v^2 \). - Kannst du eine Variable wie \( a \) als Quadrat einer Wurzel schreiben? - Welche Faktoren im Zähler und Nenner sind identisch und können gekürzt werden?

Lösung

1. Teilaufgabe a): Erweiterung des Bruchs mit dem konjugierten Ausdruck des Nenners \( \sqrt{x+1}+1 \). Im Nenner entsteht durch die 3. binomische Formel \( (\sqrt{x+1})^2 - 1^2 = x+1-1 = x \). Der Term lautet dann \( \frac{x(\sqrt{x+1}+1)}{x} \). Nach dem Kürzen von \( x \) ergibt sich \( \sqrt{x+1}+1 \). 2. Teilaufgabe b): Anwendung der 3. binomischen Formel auf den Zähler \( a-16 \). Da \( a = (\sqrt{a})^2 \) und \( 16 = 4^2 \), gilt \( a-16 = (\sqrt{a}-4)(\sqrt{a}+4) \). Einsetzen in den Bruch ergibt \( \frac{(\sqrt{a}-4)(\sqrt{a}+4)}{\sqrt{a}+4} \). Nach dem Kürzen des Faktors \( (\sqrt{a}+4) \) verbleibt \( \sqrt{a}-4 \).

Antwort

a) \( \sqrt{x+1}+1 \) b) \( \sqrt{a}-4 \)
4250259
Mache den Nenner bei den folgenden Termen rational und vereinfache das Ergebnis so weit wie möglich: 1) \(\frac{6}{\sqrt{10}-\sqrt{7}}\) 2) \(\frac{2\sqrt{5}}{\sqrt{5}+\sqrt{3}}\)

Denkanstöße

- Welche binomische Formel hilft dabei, Wurzeln in einer Differenz oder Summe im Nenner zu eliminieren? - Wie verändert sich ein Bruch, wenn man Zähler und Nenner mit derselben Zahl multipliziert? - Kannst du nach dem Erweitern Faktoren im Zähler und Nenner kürzen? - Vergiss nicht, beim Ausmultiplizieren von Wurzeln die Wurzelgesetze anzuwenden.

Lösung

1. Multiplikation des ersten Bruchs mit dem konjugierten Ausdruck \(\sqrt{10}+\sqrt{7}\) im Zähler und Nenner: \(\frac{6(\sqrt{10}+\sqrt{7})}{(\sqrt{10}-\sqrt{7})(\sqrt{10}+\sqrt{7})}\). 2. Anwendung der 3. binomischen Formel im Nenner: \((\sqrt{10})^2 - (\sqrt{7})^2 = 10 - 7 = 3\). 3. Kürzen des Faktors \(6\) im Zähler gegen die \(3\) im Nenner ergibt \(2(\sqrt{10}+\sqrt{7}) = 2\sqrt{10} + 2\sqrt{7}\). 4. Multiplikation des zweiten Bruchs mit \(\sqrt{5}-\sqrt{3}\): \(\frac{2\sqrt{5}(\sqrt{5}-\sqrt{3})}{(\sqrt{5}+\sqrt{3})(\sqrt{5}-\sqrt{3})}\). 5. Nenner vereinfachen: \(5 - 3 = 2\). 6. Kürzen der \(2\) und Ausmultiplizieren des Zählers: \(\sqrt{5} \cdot \sqrt{5} - \sqrt{5} \cdot \sqrt{3} = 5 - \sqrt{15}\).

Antwort

1) \(2\sqrt{10} + 2\sqrt{7}\) 2) \(5 - \sqrt{15}\)
4250279
Mache den Nenner des folgenden Terms rational und vereinfache das Ergebnis so weit wie möglich: \( \frac{\sqrt{3} + 2}{2\sqrt{3} - 1} \)

Denkanstöße

- Kannst du den Nenner mithilfe einer binomischen Formel in eine Zahl ohne Wurzel umwandeln? - Was passiert, wenn du Zähler und Nenner mit demselben geschickt gewählten Ausdruck multiplizierst? - Erinnere dich an den Zusammenhang \( (a-b)(a+b) = a^2 - b^2 \).

Lösung

1. Erweiterung des Bruchs mit dem konjugierten Ausdruck des Nenners \( 2\sqrt{3} + 1 \). 2. Anwendung der 3. binomischen Formel im Nenner: \( (2\sqrt{3})^2 - 1^2 = 4 \cdot 3 - 1 = 11 \). 3. Ausmultiplizieren des Zählers: \( (\sqrt{3} + 2)(2\sqrt{3} + 1) = 2 \cdot (\sqrt{3})^2 + \sqrt{3} + 4\sqrt{3} + 2 = 6 + 5\sqrt{3} + 2 = 8 + 5\sqrt{3} \). 4. Zusammenfassen des Terms zu \( \frac{8 + 5\sqrt{3}}{11} \).

Antwort

\( \frac{8 + 5\sqrt{3}}{11} \)
4250319
Mache die Nenner der folgenden Brüche rational und vereinfache die Ergebnisse so weit wie möglich: a) \(\frac{22}{4 - \sqrt{5}}\) b) \(\frac{15}{2\sqrt{6} + 3}\)

Denkanstöße

- Erinnere dich an die dritte binomische Formel: Wie kannst du eine Summe oder Differenz im Nenner so multiplizieren, dass die Wurzeln verschwinden? - Mit welchem Ausdruck musst du den Zähler und den Nenner erweitern, damit im Nenner eine Differenz von Quadraten entsteht? - Prüfe nach dem Erweitern, ob du den entstandenen Nenner gegen den Faktor im Zähler kürzen kannst.

Lösung

1. Erweitern des ersten Bruchs mit dem konjugierten Ausdruck \(4 + \sqrt{5}\). Berechnung des Nenners mittels der dritten binomischen Formel: \(4^2 - (\sqrt{5})^2 = 16 - 5 = 11\). Kürzen des Faktors 22 durch 11 ergibt \(2 \cdot (4 + \sqrt{5}) = 8 + 2\sqrt{5}\). 2. Erweitern des zweiten Bruchs mit \(2\sqrt{6} - 3\). Berechnung des Nenners: \((2\sqrt{6})^2 - 3^2 = 4 \cdot 6 - 9 = 15\). Kürzen des Faktors 15 durch 15 ergibt \(2\sqrt{6} - 3\).

Antwort

a) \(8 + 2\sqrt{5}\) b) \(2\sqrt{6} - 3\)
4250409
Berechne den exakten Wert des folgenden Terms und vereinfache ihn so weit wie möglich: \(\frac{1}{(\sqrt{5}-2)^2} + \frac{1}{(\sqrt{5}+2)^2}\)

Denkanstöße

- Was passiert, wenn du die Nenner der Brüche rational machst, bevor du quadrierst? - Erinnerst du dich an die binomischen Formeln? Sie könnten hier beim Quadrieren sehr nützlich sein. - Kannst du den Term so umformen, dass die Wurzeln im Nenner verschwinden? - Manchmal ist es einfacher, erst die Brüche zu vereinfachen und dann die Operationen (wie das Quadrieren) auszuführen.

Lösung

1. Die Terme in den Klammern einzeln rational machen, indem die Brüche mit dem jeweils konjugierten Ausdruck erweitert werden: \(\frac{1}{\sqrt{5}-2} = \frac{\sqrt{5}+2}{(\sqrt{5}-2)(\sqrt{5}+2)} = \frac{\sqrt{5}+2}{5-4} = \sqrt{5}+2\). 2. Entsprechend für den zweiten Bruch: \(\frac{1}{\sqrt{5}+2} = \frac{\sqrt{5}-2}{5-4} = \sqrt{5}-2\). 3. Die quadrierten Ausdrücke berechnen: \((\sqrt{5}+2)^2 = 5 + 4 + 4\sqrt{5} = 9 + 4\sqrt{5}\). 4. Den zweiten quadrierten Ausdruck berechnen: \((\sqrt{5}-2)^2 = 5 + 4 - 4\sqrt{5} = 9 - 4\sqrt{5}\). 5. Die beiden Ergebnisse addieren: \((9 + 4\sqrt{5}) + (9 - 4\sqrt{5}) = 18\).

Antwort

\(18\)
4100789
Der Term \(\frac{\sqrt{7}}{\sqrt{7} - \sqrt{5}}\) ist äquivalent zu: a) \(\frac{\sqrt{7}}{\sqrt{2}}\) b) \(\frac{7 + \sqrt{35}}{2}\) c) \(1 - \frac{\sqrt{7}}{\sqrt{5}}\) d) \(\frac{7 - \sqrt{35}}{2}\)

Denkanstöße

- Wie wird man Wurzeln im Nenner eines Bruchs los? - Kennst du einen Trick, um einen Ausdruck wie \((a - b)\) so zu multiplizieren, dass die Quadratwurzeln verschwinden? - Erinnere dich an die binomischen Formeln.

Lösung

1. Nenner rational machen durch Erweitern mit der dritten binomischen Formel: Multiplikation mit \((\sqrt{7} + \sqrt{5})\) 2. Zähler ausrechnen: \(\sqrt{7} \cdot (\sqrt{7} + \sqrt{5}) = 7 + \sqrt{35}\) 3. Nenner berechnen: \((\sqrt{7} - \sqrt{5})(\sqrt{7} + \sqrt{5}) = 7 - 5 = 2\) 4. Endergebnis: \(\frac{7 + \sqrt{35}}{2}\)

Antwort

b) \(\frac{7 + \sqrt{35}}{2}\)
4144299
In einem rechtwinkligen Dreieck ist die Länge der Kathete \(a = 3\,\text{cm}\) und der Flächeninhalt beträgt \(A = \frac{6}{\sqrt{2}}\,\text{cm}^2\). Bestimme die Länge der Kathete \(b\). Mache dabei den Nenner im Ergebnis rational und gib die Länge als Dezimalzahl an, indem du \(\sqrt{2} \approx 1{,}41\) verwendest.

Denkanstöße

- Wie lautet die Formel für den Flächeninhalt eines Dreiecks? - Stelle die Formel zuerst nach der gesuchten Größe um. - Wenn du am Ende einen Bruch mit einer Wurzel im Nenner hast, versuche diesen durch Erweitern zu vereinfachen.

Lösung

1. Formel für den Flächeninhalt eines rechtwinkligen Dreiecks: \(A = \frac{1}{2} \cdot a \cdot b\). 2. Einsetzen der gegebenen Werte: \(\frac{6}{\sqrt{2}} = \frac{1}{2} \cdot 3 \cdot b\). 3. Auflösen nach \(b\): Multiplikation mit \(2\) ergibt \(\frac{12}{\sqrt{2}} = 3b\). Division durch \(3\) ergibt \(b = \frac{4}{\sqrt{2}}\). 4. Nenner rational machen: Erweitern mit \(\sqrt{2}\) führt zu \(b = \frac{4\sqrt{2}}{2}\). 5. Kürzen: \(b = 2\sqrt{2}\). 6. Numerische Berechnung: Mit \(\sqrt{2} \approx 1{,}41\) ergibt sich \(b \approx 2 \cdot 1{,}41 = 2{,}82\,\text{cm}\).

Antwort

Die Kathete \(b\) ist \(2\sqrt{2}\,\text{cm}\) lang, was etwa \(2{,}82\,\text{cm}\) entspricht.
4144329
Ordne die folgenden drei Zahlen der Größe nach. Beginne mit der kleinsten Zahl und begründe deine Entscheidung ohne Taschenrechner: \( x = \frac{18}{\sqrt{3}} \); \( y = 10\sqrt{2} \); \( z = \sqrt{192} \)

Denkanstöße

- Könntest du alle Ausdrücke so umformen, dass sie in der Form „Wurzel aus einer Zahl“ vorliegen? - Wie verhält sich der Wert einer Wurzel, wenn die Zahl darunter größer wird? - Welche Rechenregel hilft dir, Brüche mit Wurzeln im Nenner zu vereinfachen?

Lösung

1. Term \( x \) vereinfachen: \( x = \frac{18\sqrt{3}}{3} = 6\sqrt{3} \). 2. Alle Terme in die Form \( \sqrt{n} \) umwandeln: \( x = 6\sqrt{3} = \sqrt{36 \cdot 3} = \sqrt{108} \). \( y = 10\sqrt{2} = \sqrt{100 \cdot 2} = \sqrt{200} \). \( z = \sqrt{192} \). 3. Die Radikanden (Zahlen unter der Wurzel) vergleichen: \( 108 < 192 < 200 \). 4. Daraus folgt für die Wurzelwerte: \( \sqrt{108} < \sqrt{192} < \sqrt{200} \). 5. Die Reihenfolge ist somit \( x < z < y \).

Antwort

Die richtige Reihenfolge ist \( \frac{18}{\sqrt{3}} < \sqrt{192} < 10\sqrt{2} \).
4144359
Führe die folgenden Berechnungen durch und gib das Ergebnis mit rationalem Nenner an. a) Berechne \(\sqrt{12} - \frac{3}{\sqrt{3}}\). b) Vereinfache den Term \(\frac{\sqrt{10} + \sqrt{20}}{\sqrt{5}}\). c) Zeige rechnerisch, dass der Ausdruck \(\frac{2}{\sqrt{2}}\) denselben Wert besitzt wie \(\sqrt{2}\).

Denkanstöße

- Kannst du eine Wurzel im Term so umschreiben, dass sie besser zum restlichen Term passt? - Erinnere dich an die Wurzelgesetze für die Division: \(\frac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}} = \sqrt{\frac{a}{b}}\). - Um zu zeigen, dass zwei Ausdrücke gleich sind, kannst du einen davon so lange umformen, bis er wie der andere aussieht.

Lösung

1. In Teilaufgabe a) wird \(\sqrt{12}\) zu \(2\sqrt{3}\) vereinfacht. Der Bruch \(\frac{3}{\sqrt{3}}\) wird mit \(\sqrt{3}\) erweitert zu \(\frac{3\sqrt{3}}{3} = \sqrt{3}\). Die Subtraktion ergibt \(2\sqrt{3} - \sqrt{3} = \sqrt{3}\). 2. In Teilaufgabe b) wird der Bruch aufgeteilt: \(\frac{\sqrt{10}}{\sqrt{5}} + \frac{\sqrt{20}}{\sqrt{5}}\). Unter Anwendung der Wurzelgesetze ergibt sich \(\sqrt{\frac{10}{5}} + \sqrt{\frac{20}{5}} = \sqrt{2} + \sqrt{4} = \sqrt{2} + 2\). 3. In Teilaufgabe c) wird \(\frac{2}{\sqrt{2}}\) mit \(\sqrt{2}\) erweitert: \(\frac{2\sqrt{2}}{\sqrt{2}\sqrt{2}} = \frac{2\sqrt{2}}{2} = \sqrt{2}\). Damit ist die Gleichheit gezeigt.

Antwort

a) \(\sqrt{3}\) b) \(2 + \sqrt{2}\) c) Nachweis durch Erweitern mit \(\sqrt{2}\): \(\frac{2\sqrt{2}}{2} = \sqrt{2}\).
4144419
Gegeben ist der Bruch \( \frac{11}{4 - \sqrt{5}} \). Mache den Nenner rational, indem du den Bruch geeignet erweiterst. Gib das Ergebnis in der Form \( a + \sqrt{b} \) an, wobei \( a \) und \( b \) natürliche Zahlen sind.

Denkanstöße

- Welche binomische Formel hilft dir dabei, eine Differenz aus einer Zahl und einer Wurzel im Nenner zu eliminieren? - Wie muss der Faktor aussehen, mit dem du erweitern musst, damit im Nenner ein Ausdruck der Form \( x^2 - y^2 \) entsteht? - Multipliziere den Zähler erst einmal nicht aus – vielleicht lässt sich später etwas kürzen.

Lösung

1. Um den Nenner rational zu machen, wird mit dem konjugierten Ausdruck \( 4 + \sqrt{5} \) erweitert. 2. Anwendung der dritten binomischen Formel im Nenner: \( (4 - \sqrt{5})(4 + \sqrt{5}) = 4^2 - (\sqrt{5})^2 = 16 - 5 = 11 \). 3. Der Zähler lautet nach dem Erweitern \( 11 \cdot (4 + \sqrt{5}) \). 4. Der gesamte Bruch ist somit \( \frac{11(4 + \sqrt{5})}{11} \). 5. Durch Kürzen der Zahl 11 ergibt sich das Endergebnis \( 4 + \sqrt{5} \).

Antwort

\( 4 + \sqrt{5} \)
4249889
Gegeben ist der Ausdruck \(E = \frac{2}{\sqrt{5} - \sqrt{3}}\). a) Beseitige die Wurzeln im Nenner, indem du den Bruch mit einem geeigneten Term erweiterst (Anwendung der binomischen Formeln). b) Berechne den Wert des Terms auf zwei Nachkommastellen genau. Nutze dazu die Näherungswerte \(\sqrt{3} \approx 1{,}732\) und \(\sqrt{5} \approx 2{,}236\).

Denkanstöße

- Erinnerst du dich an eine Formel, mit der man ein Produkt aus zwei Klammern wie \((a-b)(a+b)\) vereinfachen kann? - Womit musst du den Nenner multiplizieren, damit die Wurzeln beim Ausmultiplizieren verschwinden? - Setze die Näherungswerte erst ganz am Ende in den vereinfachten Term ein.

Lösung

1. Erweiterung des Bruchs mit dem konjugierten Ausdruck \((\sqrt{5} + \sqrt{3})\), um die dritte binomische Formel im Nenner anzuwenden: \(\frac{2 \cdot (\sqrt{5} + \sqrt{3})}{(\sqrt{5} - \sqrt{3}) \cdot (\sqrt{5} + \sqrt{3})}\). 2. Vereinfachung des Nenners gemäß \((a-b)(a+b) = a^2 - b^2\): \((\sqrt{5})^2 - (\sqrt{3})^2 = 5 - 3 = 2\). 3. Kürzen des Faktors \(2\) im Zähler und Nenner: \(\frac{2(\sqrt{5} + \sqrt{3})}{2} = \sqrt{5} + \sqrt{3}\). 4. Einsetzen der Näherungswerte: \(2{,}236 + 1{,}732 = 3{,}968\). 5. Rundung auf zwei Nachkommastellen: \(3{,}97\).

Antwort

a) Der Term mit rationalem Nenner lautet \(\sqrt{5} + \sqrt{3}\). b) Der Näherungswert ist \(3{,}97\).
4250129
Gegeben ist der Term \(T = \frac{1 - a}{\sqrt{1 + \sqrt{a}}}\) für \(0 \le a < 1\). Bringe den Term in eine Form mit rationalem Nenner. Nutze dazu die Strategie, den Zähler mithilfe der dritten binomischen Formel in Faktoren zu zerlegen, um anschließend zu kürzen.

Denkanstöße

- Kannst du die Zahl 1 und die Variable \(a\) als Quadrate von anderen Ausdrücken betrachten? - Wie lässt sich ein Ausdruck der Form \(\frac{y}{\sqrt{y}}\) vereinfachen? - Überlege, wie du den Zähler in ein Produkt verwandeln kannst, in dem ein Teil dem Radikanden (dem Ausdruck unter der Wurzel) im Nenner entspricht.

Lösung

1. Zerlegung des Zählers \(1 - a\) unter Verwendung der dritten binomischen Formel in \((1 - \sqrt{a})(1 + \sqrt{a})\). 2. Umschreiben des Bruchs zu \(\frac{(1 - \sqrt{a})(1 + \sqrt{a})}{\sqrt{1 + \sqrt{a}}}\). 3. Anwendung der Regel \(\frac{x}{\sqrt{x}} = \sqrt{x}\) auf den Faktor \((1 + \sqrt{a})\) und den Nenner \(\sqrt{1 + \sqrt{a}}\). 4. Dies ergibt den vereinfachten Term \((1 - \sqrt{a})\sqrt{1 + \sqrt{a}}\).

Antwort

\((1 - \sqrt{a})\sqrt{1 + \sqrt{a}}\)
4250169
Vereinfache die folgenden Ausdrücke durch Rationalmachen der Nenner: a) \(\frac{\sqrt{5}+2}{\sqrt{5}-2}\) b) \(\frac{1}{\sqrt{2}+1} + \frac{1}{\sqrt{2}-1}\)

Denkanstöße

- Kannst du den ersten Ausdruck so erweitern, dass im Zähler eine binomische Formel entsteht? - Wie addiert man Brüche mit unterschiedlichen Nennern? Hilft es hier, erst die einzelnen Nenner rational zu machen? - Schau dir die Nenner im zweiten Teil genau an – sie sind konjugiert zueinander. Was bedeutet das für ihr Produkt?

Lösung

1. Teilaufgabe a: Erweitern des Bruchs mit \(\sqrt{5}+2\). Im Nenner ergibt sich nach der dritten binomischen Formel \((\sqrt{5})^2 - 2^2 = 5 - 4 = 1\). Der Zähler wird mit der ersten binomischen Formel berechnet: \((\sqrt{5}+2)^2 = (\sqrt{5})^2 + 2 \cdot 2 \cdot \sqrt{5} + 2^2 = 5 + 4\sqrt{5} + 4 = 9 + 4\sqrt{5}\). 2. Teilaufgabe b: Beide Brüche werden auf den gemeinsamen Nenner \((\sqrt{2}+1)(\sqrt{2}-1)\) gebracht, welcher nach der dritten binomischen Formel \(2 - 1 = 1\) ergibt. Die Addition der erweiterten Zähler ergibt \((\sqrt{2}-1) + (\sqrt{2}+1) = 2\sqrt{2}\). Alternativ können beide Brüche einzeln rational gemacht werden, was ebenfalls zu \((\sqrt{2}-1) + (\sqrt{2}+1) = 2\sqrt{2}\) führt.

Antwort

a) \(9+4\sqrt{5}\) b) \(2\sqrt{2}\)
4250189
Betrachte den Term \( A = \frac{b-c}{\sqrt{b}+\sqrt{c}} \). a) Mache den Nenner rational, indem du den Bruch mit einem geeigneten Ausdruck erweiterst. Vereinfache das Ergebnis. b) Zeige, wie man das gleiche Ergebnis erzielen kann, indem man den Zähler \( b-c \) mithilfe der 3. binomischen Formel faktorisiert und dann kürzt. c) Bestimme die Bedingungen für \( b \) und \( c \), unter denen der Term \( A \) mathematisch definiert ist.

Denkanstöße

- Was passiert, wenn man eine Summe von Wurzeln mit ihrer Differenz multipliziert? - Jede positive Zahl lässt sich als Quadrat ihrer eigenen Wurzel darstellen. - Denke an die Definition von Quadratwurzeln: Welche Zahlen darf man unter eine Wurzel schreiben? - Wann genau wird die Summe zweier Wurzeln gleich null?

Lösung

1. Für \(b,c \ge 0\), \((b,c)\ne(0,0)\) und \(b\ne c\) erweitert man mit \(\sqrt{b}-\sqrt{c}\): \(A=\frac{(b-c)(\sqrt{b}-\sqrt{c})}{b-c}=\sqrt{b}-\sqrt{c}\). Für \(b=c>0\) ist der ursprüngliche Term \(A=0\); auch \(\sqrt{b}-\sqrt{c}=0\). Somit gilt das Ergebnis im gesamten Definitionsbereich. 2. Alternativ faktorisiert man \(b-c=(\sqrt{b}-\sqrt{c})(\sqrt{b}+\sqrt{c})\). Da der ursprüngliche Nenner im Definitionsbereich nicht null ist, kann \(\sqrt{b}+\sqrt{c}\) gekürzt werden. Es bleibt \(\sqrt{b}-\sqrt{c}\). 3. Der Term ist definiert für \(b\ge0\), \(c\ge0\) und \((b,c)\ne(0,0)\).

Antwort

a) \(\sqrt{b}-\sqrt{c}\); für \(b=c>0\) ergibt sich auf beiden Seiten \(0\). b) \(b-c=(\sqrt{b}-\sqrt{c})(\sqrt{b}+\sqrt{c})\), danach kürzen. c) \(b\ge0\), \(c\ge0\) und \((b,c)\ne(0,0)\).
4250209
Rationalisiere den Nenner und vereinfache den Term anschließend so weit wie möglich. 1) \(\frac{x-3}{\sqrt{x^2-9}}\) für \(x < -3\) oder \(x > 3\) 2) \(\frac{4}{\sqrt{y+4}-\sqrt{y}}\) für \(y \ge 0\)

Denkanstöße

- Erinnere dich an die dritte binomische Formel, um einen Nenner mit einer Wurzeldifferenz rational zu machen. - Achte nach dem Erweitern auf gemeinsame Faktoren in Zähler und Nenner. - Kannst du den Nenner weiter faktorisieren?

Lösung

1. Erweitern mit \(\sqrt{x^2-9}\): \(\frac{(x-3)\sqrt{x^2-9}}{x^2-9}\). Mit \(x^2-9=(x-3)(x+3)\) wird \(x-3\) gekürzt. Ergebnis: \(\frac{\sqrt{x^2-9}}{x+3}\). 2. Erweitern mit \(\sqrt{y+4}+\sqrt{y}\): Der Nenner ist \((y+4)-y=4\). Nach dem Kürzen ergibt sich \(\sqrt{y+4}+\sqrt{y}\).

Antwort

1) \(\frac{\sqrt{x^2-9}}{x+3}\) für \(x < -3\) oder \(x > 3\) 2) \(\sqrt{y+4}+\sqrt{y}\) für \(y \ge 0\)
4250239
Rationalisiere den Nenner der folgenden Terme und vereinfache sie so weit wie möglich: 1) \(\frac{1}{\sqrt{x}+\sqrt{y}}\) für \(x,y\ge0\) und \(x\ne y\) 2) \(\frac{a-b}{\sqrt{a}-\sqrt{b}}\) für \(a,b\ge0\) und \(a\ne b\)

Denkanstöße

- Erinnere dich an die dritte binomische Formel: \( (u+v)(u-v) = u^2 - v^2 \). - Wie kannst du den Nenner ergänzen, damit die Wurzeln im Quadrat wegfallen? - Überprüfe nach dem Erweitern, ob sich Faktoren im Zähler und Nenner kürzen lassen.

Lösung

1. Erweiterung des Bruchs mit der Differenz \( \sqrt{x} - \sqrt{y} \). Im Nenner Anwendung der dritten binomischen Formel: \( (\sqrt{x} + \sqrt{y})(\sqrt{x} - \sqrt{y}) = x - y \). Ergebnis: \( \frac{\sqrt{x} - \sqrt{y}}{x - y} \). 2. Erweiterung mit der Summe \( \sqrt{a} + \sqrt{b} \). Nenner: \( (\sqrt{a} - \sqrt{b})(\sqrt{a} + \sqrt{b}) = a - b \). Zähler: \( (a - b)(\sqrt{a} + \sqrt{b}) \). Kürzen des Faktors \( (a - b) \). Ergebnis: \( \sqrt{a} + \sqrt{b} \).

Antwort

1) \( \frac{\sqrt{x} - \sqrt{y}}{x - y} \) 2) \( \sqrt{a} + \sqrt{b} \)
4250269
Gegeben ist die Zahl \(A = \frac{4}{\sqrt{5}-1}\). a) Forme die Zahl \(A\) so um, dass der Nenner rational ist. b) Überprüfe, welchen Wert der Ausdruck \(A^2 - 2A - 4\) annimmt.

Denkanstöße

- Erweitere den Bruch zuerst so, dass die Wurzel im Nenner verschwindet. - Nutze für das Quadrieren von \(A\) die binomischen Formeln. - Setze deinen vereinfachten Wert für \(A\) konsequent in den gesamten Ausdruck ein. - Achte auf das Minuszeichen vor der Klammer beim Subtrahieren von \(2A\).

Lösung

1. Rationalmachen des Nenners von \(A\) durch Erweitern mit \(\sqrt{5}+1\): \(A = \frac{4(\sqrt{5}+1)}{(\sqrt{5}-1)(\sqrt{5}+1)}\). 2. Nenner berechnen: \((\sqrt{5})^2 - 1^2 = 5 - 1 = 4\). 3. Kürzen der \(4\) ergibt den vereinfachten Wert \(A = \sqrt{5} + 1\). 4. Berechnung von \(A^2\) unter Verwendung der 1. binomischen Formel: \((\sqrt{5}+1)^2 = 5 + 2\sqrt{5} + 1 = 6 + 2\sqrt{5}\). 5. Einsetzen von \(A\) und \(A^2\) in den Term: \((6 + 2\sqrt{5}) - 2(\sqrt{5}+1) - 4\). 6. Klammern auflösen und zusammenfassen: \(6 + 2\sqrt{5} - 2\sqrt{5} - 2 - 4 = 0\).

Antwort

a) \(A = \sqrt{5} + 1\) b) Der Wert ist \(0\).
4250329
Zeige rechnerisch, dass der Wert des folgenden Terms eine ganze Zahl ist: \[\frac{6}{\sqrt{7} - 1} - \sqrt{7}\]

Denkanstöße

- Konzentriere dich zuerst nur auf den Bruch. Wie kannst du den Nenner wurzelfrei machen? - Was passiert mit dem Term \(\sqrt{7}\), wenn du ihn vom vereinfachten Bruch subtrahierst? - Welche Art von Zahlen gehören zur Menge der ganzen Zahlen?

Lösung

1. Rationalisieren des Nenners des Bruchs durch Erweitern mit dem konjugierten Ausdruck \(\sqrt{7} + 1\). 2. Berechnung des Nenners: \((\sqrt{7})^2 - 1^2 = 7 - 1 = 6\). 3. Vereinfachung des Bruchs durch Kürzen der Zahl 6 im Zähler und Nenner: \(\frac{6(\sqrt{7} + 1)}{6} = \sqrt{7} + 1\). 4. Einsetzen in den Gesamtausdruck: \((\sqrt{7} + 1) - \sqrt{7} = 1\). 5. Da das Ergebnis \(1\) ist, handelt es sich um eine ganze Zahl.

Antwort

Der Term lässt sich zu \(1\) vereinfachen, was eine ganze Zahl ist.
4250399
Gegeben sind die Zahlen \(x = \frac{\sqrt{7} + \sqrt{3}}{\sqrt{7} - \sqrt{3}}\) und \(y = \frac{\sqrt{7} - \sqrt{3}}{\sqrt{7} + \sqrt{3}}\). Berechne den numerischen Wert des Ausdrucks: \(x^2 - 4xy + y^2\)

Denkanstöße

- Kannst du die Brüche vereinfachen, indem du die Nenner rational machst? - Schau dir die Struktur von \(x\) und \(y\) genau an – fällt dir eine Beziehung zwischen den beiden Zahlen auf? - Es könnte hilfreich sein, zuerst \(xy\) und \(x+y\) zu berechnen. - Überlege, wie du binomische Formeln nutzen kannst, um die Quadrate der Summen leichter zu berechnen.

Lösung

1. Nenner von \(x\) rational machen durch Erweitern mit dem konjugierten Ausdruck \(\sqrt{7}+\sqrt{3}\): \(x = \frac{(\sqrt{7}+\sqrt{3})^2}{7-3} = \frac{7+3+2\sqrt{21}}{4} = \frac{10+2\sqrt{21}}{4} = \frac{5+\sqrt{21}}{2}\). 2. Analog den Nenner von \(y\) rational machen: \(y = \frac{(\sqrt{7}-\sqrt{3})^2}{7-3} = \frac{5-\sqrt{21}}{2}\). 3. Das Produkt \(xy\) berechnen: \(xy = \frac{5+\sqrt{21}}{2} \cdot \frac{5-\sqrt{21}}{2} = \frac{25-21}{4} = 1\). 4. Die Quadrate \(x^2\) und \(y^2\) berechnen: \(x^2 = \frac{25+21+10\sqrt{21}}{4} = \frac{46+10\sqrt{21}}{4} = \frac{23+5\sqrt{21}}{2}\) und \(y^2 = \frac{23-5\sqrt{21}}{2}\). 5. Die Summe \(x^2+y^2\) bestimmen: \(x^2+y^2 = \frac{23+5\sqrt{21} + 23-5\sqrt{21}}{2} = \frac{46}{2} = 23\). 6. In den Gesamtausdruck einsetzen: \(x^2 - 4xy + y^2 = 23 - 4 \cdot 1 = 19\).

Antwort

\(19\)
4144309
Gegeben ist der Term \(T = \frac{4}{\sqrt{11} - 3}\). a) Mache den Nenner rational, indem du die dritte binomische Formel nutzt. b) Berechne den Wert des Terms auf zwei Nachkommastellen genau. Nutze dafür die Näherung \(\sqrt{11} \approx 3{,}317\).

Denkanstöße

- Wie kannst du einen Ausdruck der Form \(\sqrt{a} - b\) im Nenner so erweitern, dass die Wurzel verschwindet? - Erinnerst du dich an die dritte binomische Formel \((x-y)(x+y) = x^2 - y^2\)? - Achte beim Runden am Ende genau auf die dritte Nachkommastelle.

Lösung

1. Rationalisieren des Nenners: Erweiterung des Bruchs mit dem konjugierten Ausdruck \((\sqrt{11} + 3)\). 2. Anwendung der dritten binomischen Formel im Nenner: \((\sqrt{11} - 3)(\sqrt{11} + 3) = (\sqrt{11})^2 - 3^2 = 11 - 9 = 2\). 3. Zähler berechnen: \(4 \cdot (\sqrt{11} + 3)\). 4. Vereinfachen des Bruchs: \(T = \frac{4(\sqrt{11} + 3)}{2} = 2(\sqrt{11} + 3)\). 5. Einsetzen des Näherungswerts: \(T \approx 2(3{,}317 + 3) = 2 \cdot 6{,}317 = 12{,}634\). 6. Runden auf zwei Nachkommastellen: \(12{,}63\).

Antwort

a) \(2(\sqrt{11} + 3)\) oder \(2\sqrt{11} + 6\) b) \(12{,}63\)
4144339
Untersuche ohne Taschenrechner, ob die Zahl \( \frac{1}{\sqrt{7} - \sqrt{5}} \) größer, kleiner oder gleich \( \sqrt{6} \) ist.

Denkanstöße

- Erinnere dich an die binomischen Formeln, um den Nenner rational zu machen. - Wenn du zwei positive Zahlen vergleichst, bleibt ihre Größenbeziehung erhalten, wenn du beide quadrierst. - Kannst du den Vergleich schrittweise vereinfachen, indem du auf beiden Seiten dieselben Rechenoperationen ausführst?

Lösung

1. Den Nenner des ersten Terms durch Erweitern mit der dritten binomischen Formel rational machen: \( \frac{1 \cdot (\sqrt{7} + \sqrt{5})}{(\sqrt{7} - \sqrt{5})(\sqrt{7} + \sqrt{5})} = \frac{\sqrt{7} + \sqrt{5}}{7 - 5} = \frac{\sqrt{7} + \sqrt{5}}{2} \). 2. Vergleich von \( \frac{\sqrt{7} + \sqrt{5}}{2} \) mit \( \sqrt{6} \) durch Quadrieren beider Seiten (da beide positiv sind): Linke Seite quadriert: \( \left(\frac{\sqrt{7} + \sqrt{5}}{2}\right)^2 = \frac{7 + 5 + 2\sqrt{35}}{4} = \frac{12 + 2\sqrt{35}}{4} = 3 + \frac{\sqrt{35}}{2} \). Rechte Seite quadriert: \( (\sqrt{6})^2 = 6 \). 3. Vergleich von \( 3 + \frac{\sqrt{35}}{2} \) mit \( 6 \): Dies entspricht dem Vergleich von \( \frac{\sqrt{35}}{2} \) mit \( 3 \). Multiplikation mit 2: Vergleich von \( \sqrt{35} \) mit \( 6 \). 4. Da \( 6 = \sqrt{36} \) und \( \sqrt{35} < \sqrt{36} \), ist die linke Seite kleiner. 5. Ergebnis: \( \frac{1}{\sqrt{7} - \sqrt{5}} < \sqrt{6} \).

Antwort

Die Zahl \( \frac{1}{\sqrt{7} - \sqrt{5}} \) ist kleiner als \( \sqrt{6} \).
4144369
Bearbeite die folgenden Aufgaben zum Umgang mit Wurzeltermen: a) Mache den Nenner des Bruchs \(\frac{1}{2 + \sqrt{3}}\) rational. Nutze dafür die dritte binomische Formel, um die Wurzel im Nenner zu eliminieren. b) Zwischen welchen zwei aufeinanderfolgenden ganzen Zahlen liegt der Wert des Terms \(\frac{12}{\sqrt{3}}\)? Begründe deine Antwort, indem du den Nenner zuerst rational machst. c) Ein Rechteck hat den Flächeninhalt \(A = 10\,\text{cm}^2\) und die Breite \(b = \sqrt{5}\,\text{cm}\). Berechne die Länge \(l\) des Rechtecks und gib das Ergebnis mit rationalem Nenner an.

Denkanstöße

- Bei Summen im Nenner hilft oft das Erweitern mit dem konjugierten Ausdruck (Differenz statt Summe), um eine binomische Formel zu nutzen. - Um die Größe einer Wurzel abzuschätzen, kannst du sie in die Form \(\sqrt{n}\) bringen und mit bekannten Quadratzahlen vergleichen. - Erinnere dich an die Formel für den Flächeninhalt eines Rechtecks. Wie stellt man sie nach einer Seitenlänge um?

Lösung

1. In Teilaufgabe a) wird mit der Differenz \(2 - \sqrt{3}\) erweitert: \(\frac{1 \cdot (2 - \sqrt{3})}{(2 + \sqrt{3})(2 - \sqrt{3})}\). Im Nenner ergibt sich nach der dritten binomischen Formel \(2^2 - (\sqrt{3})^2 = 4 - 3 = 1\). Das Ergebnis ist \(2 - \sqrt{3}\). 2. In Teilaufgabe b) wird \(\frac{12}{\sqrt{3}}\) mit \(\sqrt{3}\) erweitert zu \(\frac{12\sqrt{3}}{3} = 4\sqrt{3}\). Dies entspricht \(\sqrt{16 \cdot 3} = \sqrt{48}\). Da \(6^2 = 36\) und \(7^2 = 49\) gilt, liegt \(\sqrt{48}\) zwischen 6 und 7. 3. In Teilaufgabe c) gilt \(l = \frac{A}{b} = \frac{10}{\sqrt{5}}\). Erweitern mit \(\sqrt{5}\) ergibt \(l = \frac{10\sqrt{5}}{5} = 2\sqrt{5}\,\text{cm}\).

Antwort

a) \(2 - \sqrt{3}\) b) Zwischen 6 und 7, da \(\frac{12}{\sqrt{3}} = \sqrt{48}\). c) \(l = 2\sqrt{5}\,\text{cm}\)
4144429
Bestimme den exakten Wert des Terms \( T = \frac{\sqrt{3} - 1}{\sqrt{3} + 1} + \sqrt{3} \). Vereinfache den Ausdruck so weit wie möglich, indem du zuerst den Nenner des Bruchs rational machst.

Denkanstöße

- Konzentriere dich zuerst nur auf den Bruch und versuche, dort die Wurzel aus dem Nenner zu entfernen. - Welche binomischen Formeln kannst du im Zähler und im Nenner des Bruchs anwenden? - Was passiert, wenn du das vereinfachte Ergebnis des Bruchs mit dem restlichen Teil des Terms zusammenfügst?

Lösung

1. Rationalmachen des Nenners von \( \frac{\sqrt{3} - 1}{\sqrt{3} + 1} \): Erweitern mit \( \sqrt{3} - 1 \). 2. Nenner berechnen: \( (\sqrt{3} + 1)(\sqrt{3} - 1) = (\sqrt{3})^2 - 1^2 = 3 - 1 = 2 \). 3. Zähler berechnen: \( (\sqrt{3} - 1)^2 = (\sqrt{3})^2 - 2\sqrt{3} + 1^2 = 3 - 2\sqrt{3} + 1 = 4 - 2\sqrt{3} \). 4. Den Bruch vereinfachen: \( \frac{4 - 2\sqrt{3}}{2} = 2 - \sqrt{3} \). 5. Gesamten Term berechnen: \( T = (2 - \sqrt{3}) + \sqrt{3} = 2 \).

Antwort

\( 2 \)
4155619
Bestimme den exakten Wert des Terms: \(\frac{4}{1 - \sqrt{3}} + \sqrt{48} - \sqrt[3]{-8} \cdot \sqrt{3}\)

Denkanstöße

- Wie kannst du einen Bruch umformen, damit im Nenner keine Wurzel mehr steht? - Erinnerst du dich an die dritte binomische Formel für den Nenner? - Achte besonders auf die Vorzeichen, wenn du mit negativen Zahlen unter der Kubikwurzel rechnest.

Lösung

1. Rationalmachen des Nenners: \(\frac{4(1 + \sqrt{3})}{(1 - \sqrt{3})(1 + \sqrt{3})} = \frac{4(1 + \sqrt{3})}{1 - 3} = \frac{4(1 + \sqrt{3})}{-2} = -2 - 2\sqrt{3}\). 2. Teilweises Wurzelziehen: \(\sqrt{48} = \sqrt{16 \cdot 3} = 4\sqrt{3}\). 3. Berechnung der Kubikwurzel: \(\sqrt[3]{-8} = -2\). 4. Zusammenfassen des hinteren Produkts: \(- (-2) \cdot \sqrt{3} = + 2\sqrt{3}\). 5. Gesamtergebnis berechnen: \((-2 - 2\sqrt{3}) + 4\sqrt{3} + 2\sqrt{3} = -2 + 4\sqrt{3}\).

Antwort

\(-2 + 4\sqrt{3}\)
4249849
Bringe die folgenden Brüche in eine Form mit rationalem Nenner und vereinfache das Ergebnis: a) \(\frac{6}{\sqrt{5} - \sqrt{2}}\) b) \(\frac{\sqrt{3} + 1}{\sqrt{3} - 1}\) c) \(\frac{3\sqrt{2}}{\sqrt{6}}\)

Denkanstöße

- Wenn im Nenner eine Summe oder Differenz mit Wurzeln steht, hilft oft die dritte binomische Formel. - Mit welchem Ausdruck müsste man \((a - b)\) multiplizieren, um \(a^2 - b^2\) zu erhalten? - Achte darauf, dass du beim Erweitern den gesamten Zähler und den gesamten Nenner multiplizierst. - Kannst du das Ergebnis am Ende noch durch teilweises Wurzelziehen oder Kürzen vereinfachen?

Lösung

1. Erweitern mit dem konjugierten Ausdruck \((\sqrt{5} + \sqrt{2})\). Anwendung der dritten binomischen Formel im Nenner: \((\sqrt{5})^2 - (\sqrt{2})^2 = 5 - 2 = 3\). Kürzen der \(6\) gegen die \(3\) ergibt \(2(\sqrt{5} + \sqrt{2}) = 2\sqrt{5} + 2\sqrt{2}\). 2. Erweitern mit \((\sqrt{3} + 1)\). Im Nenner ergibt sich durch die dritte binomische Formel \(3 - 1 = 2\). Im Zähler wird die erste binomische Formel angewendet: \((\sqrt{3} + 1)^2 = 3 + 2\sqrt{3} + 1 = 4 + 2\sqrt{3}\). Division durch \(2\) ergibt \(2 + \sqrt{3}\). 3. Erweitern mit \(\sqrt{6}\) ergibt \(\frac{3\sqrt{12}}{6}\). Kürzen führt zu \(\frac{\sqrt{12}}{2}\). Durch teilweises Wurzelziehen (\(\sqrt{12} = 2\sqrt{3}\)) und anschließendes Kürzen erhält man \(\sqrt{3}\). Alternativ: \(\frac{3\sqrt{2}}{\sqrt{6}} = 3\sqrt{\frac{2}{6}} = 3\sqrt{\frac{1}{3}} = \frac{3}{\sqrt{3}} = \sqrt{3}\).

Antwort

a) \(2\sqrt{5} + 2\sqrt{2}\) b) \(2 + \sqrt{3}\) c) \(\sqrt{3}\)
4249869
Forme die folgenden Ausdrücke so um, dass der Nenner keine Wurzeln mehr enthält. Vereinfache das Ergebnis so weit wie möglich. a) \(\frac{4}{\sqrt{5}-1}\) b) \(\frac{\sqrt{2}+1}{\sqrt{2}-1}\)

Denkanstöße

- Gibt es eine binomische Formel, mit der man eine Summe oder Differenz so multiplizieren kann, dass am Ende nur Quadrate stehen? - Wenn im Nenner eine Differenz wie \(x-y\) steht, hilft oft das Erweitern mit \(x+y\). - Achte darauf, den gesamten Zähler und Nenner zu erweitern.

Lösung

1. Erweitern mit \(\sqrt{5}+1\): Der Nenner wird zu \(5-1=4\). Nach dem Kürzen ergibt sich \(\sqrt{5}+1\). 2. Erweitern mit \(\sqrt{2}+1\): Der Nenner wird zu \(2-1=1\). Der Zähler ist \((\sqrt{2}+1)^2=3+2\sqrt{2}\).

Antwort

a) \(\sqrt{5}+1\) b) \(3+2\sqrt{2}\)
4250249
Mache den Nenner rational und fasse das Ergebnis zusammen. Es gelte \(u>|v|>0\) und \(y\ne0\). 1) \(\frac{\sqrt{u+v}+\sqrt{u-v}}{\sqrt{u+v}-\sqrt{u-v}}\) 2) \(\frac{y^2}{\sqrt{x^2+y^2}-x}\)

Denkanstöße

- Behandle die Ausdrücke unter den Wurzeln wie einzelne Einheiten beim Erweitern. - Achte beim Quadrieren von Summen im Zähler auf die erste binomische Formel. - Kannst du im Nenner Terme zusammenfassen, nachdem du die Wurzeln beseitigt hast?

Lösung

1. Erweiterung mit \( \sqrt{u+v} + \sqrt{u-v} \). Nenner: \( (u+v) - (u-v) = 2v \). Zähler: \( (\sqrt{u+v} + \sqrt{u-v})^2 = (u+v) + 2\sqrt{(u+v)(u-v)} + (u-v) = 2u + 2\sqrt{u^2 - v^2} \). Kürzen durch 2 ergibt \( \frac{u + \sqrt{u^2 - v^2}}{v} \). 2. Erweiterung mit \( \sqrt{x^2 + y^2} + x \). Nenner: \( (\sqrt{x^2 + y^2})^2 - x^2 = x^2 + y^2 - x^2 = y^2 \). Zähler: \( y^2(\sqrt{x^2 + y^2} + x) \). Kürzen von \( y^2 \) führt zu \( \sqrt{x^2 + y^2} + x \).

Antwort

1) \( \frac{u + \sqrt{u^2 - v^2}}{v} \) 2) \( \sqrt{x^2 + y^2} + x \)
4250289
Bestimme einen termgleichen Ausdruck für die folgende Formel, in dem keine Wurzel mehr im Nenner vorkommt. Vereinfache das Endergebnis vollständig: \( \frac{2\sqrt{15} - 3\sqrt{3}}{4\sqrt{3} + \sqrt{15}} \)

Denkanstöße

- Wie sieht der „Gegenspieler“ zum Nenner aus, um die Differenz von Quadraten zu nutzen? - Achte beim Ausmultiplizieren im Zähler auf Produkte wie \( \sqrt{15} \cdot \sqrt{3} \). - Kannst du unter der Wurzel Faktoren finden, die Quadratzahlen sind? - Prüfe am Ende, ob du den gesamten Bruch durch eine gemeinsame Zahl kürzen kannst.

Lösung

1. Erweiterung des Bruchs mit dem konjugierten Ausdruck \( 4\sqrt{3} - \sqrt{15} \). 2. Berechnung des Nenners mittels der 3. binomischen Formel: \( (4\sqrt{3})^2 - (\sqrt{15})^2 = 16 \cdot 3 - 15 = 48 - 15 = 33 \). 3. Ausmultiplizieren des Zählers: \( (2\sqrt{15} - 3\sqrt{3})(4\sqrt{3} - \sqrt{15}) = 8\sqrt{45} - 2 \cdot 15 - 12 \cdot 3 + 3\sqrt{45} = 11\sqrt{45} - 30 - 36 = 11\sqrt{45} - 66 \). 4. Teilweises Wurzelziehen im Zähler: \( \sqrt{45} = \sqrt{9 \cdot 5} = 3\sqrt{5} \). Einsetzen ergibt \( 11 \cdot 3\sqrt{5} - 66 = 33\sqrt{5} - 66 \). 5. Kürzen des Bruchs durch 33: \( \frac{33\sqrt{5} - 66}{33} = \sqrt{5} - 2 \).

Antwort

\( \sqrt{5} - 2 \)

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