Variablen, Terme und einfache Gleichungen
Im Freibad kostet der Eintritt 3 Euro. Jedes Eis kostet 2 Euro. Du nimmst 11 Euro mit und willst alles ausgeben. Wie viele Eis kannst du kaufen?
Du kannst es ausprobieren. Mit einem Eis zahlst du 3 + 2 = 5 Euro. Mit zwei Eis zahlst du 3 + 4 = 7 Euro. Mit drei Eis zahlst du 9 Euro und mit vier Eis 11 Euro. Das klappt, dauert aber lange. Und wie wäre es mit 53 Euro?
In der Mathematik schreibt man so eine Frage kurz auf. Die Zahl, die du suchst, bekommt einen Buchstaben als Namen. Danach kannst du die Aufgabe nach festen Regeln lösen. In dieser Lektion lernst du, wie das geht.
Variable
Eine Variable ist ein Platzhalter für eine Zahl. Meistens ist es ein Buchstabe, zum Beispiel , oder . Du kannst sie dir wie einen leeren Kasten vorstellen, in den du eine Zahl einsetzen darfst.
Im Freibad kennst du die Anzahl der Eis noch nicht. Du nennst sie . Dann kosten die Eis Euro. Dazu kommt der Eintritt. Alles zusammen kostet Euro.
Zwischen einer Zahl und einer Variablen lässt man das Malzeichen weg. Statt schreibst du kurz . Das bedeutet immer „2 mal “. Es bedeutet nicht „zwanzig“ und nicht „2 plus “. Steht dieselbe Variable in einer Aufgabe mehrmals, meint sie überall dieselbe Zahl.
Term mit Variablen und Termwert
Einen Term kennst du als Rechenaufgabe ohne Ergebnis, zum Beispiel . Ein Term darf auch Variablen enthalten, zum Beispiel . Er beschreibt viele Rechnungen auf einmal.
Setzt du für die Variable eine Zahl ein, kannst du den Term ausrechnen. Das Ergebnis heißt Termwert. Für ist . Du setzt die Zahl überall ein, wo die Variable steht. Dann rechnest du nach den Vorrangregeln: Punkt vor Strich.
Die Tabelle zeigt den Termwert für einige Zahlen:
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 3 | 5 | 7 | 9 | 11 | 13 |
Einen Term aufstellen und berechnen
Einen Term aufstellen und berechnen
Ein Kinoticket kostet 6 Euro, eine Tüte Popcorn 4 Euro. Schreibe einen Term für die Kosten von Tickets und einer Tüte Popcorn. Berechne den Termwert für und für .
Tickets kosten Euro, also Euro. Dazu kommen 4 Euro für das Popcorn. Der Term heißt . Für setzt du 3 an die Stelle von . Danach gilt Punkt vor Strich: erst , dann . Drei Tickets und eine Tüte Popcorn kosten also 22 Euro. Für rechnest du genauso und bekommst 34 Euro.
Gleichung und Ungleichung
Verbindest du zwei Terme mit einem Gleichheitszeichen, entsteht eine Gleichung. Im Freibad sollen Eintritt und Eis zusammen 11 Euro kosten: . Stell dir eine Waage vor. Links und rechts muss gleich viel liegen.
Eine Gleichung ist wahr oder falsch, je nachdem, welche Zahl du für einsetzt. Für ist wahr. Für ist , und 7 ist nicht 11. Dann ist die Gleichung falsch.
Eine Ungleichung vergleicht zwei Terme. Dafür gibt es vier Zeichen: heißt „kleiner als“, heißt „größer als“, heißt „kleiner oder gleich“, heißt „größer oder gleich“. Willst du höchstens 11 Euro ausgeben, schreibst du .
Lösung und Probe
Eine Zahl, die eine Gleichung oder Ungleichung wahr macht, heißt Lösung. Bei ist 4 die Lösung. In dieser Lektion suchst du Lösungen unter den natürlichen Zahlen und so weiter.
Mit der Probe prüfst du, ob eine Zahl wirklich eine Lösung ist. Du setzt sie auf beiden Seiten ein und rechnest jede Seite einzeln aus. Kommt links und rechts dasselbe heraus, stimmt die Lösung. Die Probe schützt dich vor Rechenfehlern. Mach sie immer.
Lösen durch Probieren
Lösen durch Probieren
Löse , indem du Zahlen einsetzt. Das Zeichen heißt „ist nicht gleich“.
Du beginnst mit einer Zahl, die dir einfällt. Für kommt 10 heraus. Das ist zu klein, du brauchst mehr. Für kommt 16 heraus. Das ist immer noch zu klein. Für kommt 19 heraus. Das passt. Die Lösung ist , und die letzte Zeile ist schon die Probe. Probieren geht gut, solange die Zahlen klein sind. Bei großen Zahlen hilft die nächste Methode.
Eine Ungleichung lösen
Eine Ungleichung lösen
Für welche natürlichen Zahlen ist wahr?
Du probierst von unten nach oben. Für 0, 1, 2 und 3 kommt 6, 7, 8 und 9 heraus. Alle sind kleiner als 10. Für 4 kommt genau 10 heraus. Das ist nicht kleiner als 10. Alle größeren Zahlen sind erst recht zu groß. Die Lösungen sind also 0, 1, 2 und 3. Eine Ungleichung hat oft mehrere Lösungen.
Umkehroperation und Rückwärtsrechnen
Eine Umkehroperation macht eine Rechnung rückgängig. Plus und Minus machen sich gegenseitig rückgängig: Addierst du 3 und ziehst dann 3 ab, bist du wieder bei der Ausgangszahl. Auch Mal und Geteilt machen sich gegenseitig rückgängig.
Der Term beschreibt eine Rechenkette: Starte mit , nimm es mal 2 und addiere dann 3. Bei einer Gleichung kennst du das Ende der Kette, hier die 11. Du gehst die Kette rückwärts. Du beginnst am Ende und machst die Schritte in umgekehrter Reihenfolge rückgängig. Aus „mal 2, dann plus 3“ wird „minus 3, dann geteilt durch 2“.
Eine Gleichung rückwärts lösen
Eine Gleichung rückwärts lösen
Im Freibad gilt . Löse die Gleichung durch Rückwärtsrechnen und mache die Probe.
Die Kette heißt: erst mal 2, dann plus 3, Ergebnis 11. Die letzte Rechnung war „plus 3“. Die machst du zuerst rückgängig: . Davor kam „mal 2“. Das machst du mit Geteilt rückgängig: . Die Lösung ist . Die Probe stimmt: Links kommt 11 heraus, rechts steht 11. Im Freibad kannst du also 4 Eis kaufen.
Weitere Gleichungen rückwärts lösen
Weitere Gleichungen rückwärts lösen
Löse a) und b) . Mache jeweils die Probe.
In a) wird erst mit 5 multipliziert und dann 8 abgezogen. Rückwärts addierst du zuerst 8 und teilst dann durch 5. In b) steht in der Klammer. Die Kette heißt: erst plus 2, dann mal 3. Rückwärts teilst du zuerst durch 3 und ziehst dann 2 ab.
Zwei Zahlen nebeneinander
Zwei Zahlen nebeneinander
Jemand setzt in ein und rechnet .
Zwischen der Zahl und der Variablen steht ein verstecktes Malzeichen. Richtig ist . Die eingesetzte Zahl wird nicht neben die 2 geschrieben.
Rückwärts in der falschen Reihenfolge
Rückwärts in der falschen Reihenfolge
Jemand löst so: Erst teilt er durch 2, . Dann zieht er 3 ab, .
Die Probe zeigt den Fehler: , nicht 11. Du musst die Schritte genau in umgekehrter Reihenfolge rückgängig machen. Die letzte Rechnung der Kette, hier „plus 3“, machst du als erste rückgängig.
Eine Lösung genügt immer
Eine Lösung genügt immer
Jemand sagt: „Die Ungleichung hat die Lösung 3. Fertig.“
Bei einer Ungleichung passen oft mehrere Zahlen. Die Zahl 3 ist eine Lösung, aber auch 0, 1 und 2 passen. Du musst alle Lösungen angeben.
Zusammenfassung
Eine Variable ist ein Platzhalter für eine Zahl, meist ein Buchstabe. Es gilt .
Setzt du in einen Term eine Zahl ein und rechnest aus, bekommst du den Termwert. Dabei gilt Punkt vor Strich.
Eine Gleichung verbindet zwei Terme mit . Eine Ungleichung vergleicht sie mit , , oder .
Eine Lösung macht die Gleichung oder Ungleichung wahr. Mit der Probe prüfst du sie, indem du sie auf beiden Seiten einsetzt.
Durch Probieren setzt du Zahlen ein und vergleichst die Ergebnisse. Das geht gut bei kleinen Zahlen.
Beim Rückwärtsrechnen beginnst du am Ende der Rechenkette. Du machst jede Rechnung in umgekehrter Reihenfolge mit der Umkehroperation rückgängig: Plus und Minus, Mal und Geteilt.
Übungen
Berechne den Termwert von für .
Welche Zahl ist die Lösung der Gleichung ?
Löse . Wie lautet ?
Für welche der Zahlen ist die Ungleichung wahr?
Löse . Wie lautet ?
Ich denke mir eine Zahl, nehme sie mal 3 und ziehe 4 ab. Es kommt 17 heraus. Schreibe die Gleichung auf, löse sie und mache die Probe.