Negative und rationale Zahlen
Das Thermometer vor dem Fenster zeigt −2,5 °C. Das ist keine ganze Zahl, denn sie liegt zwischen −3 und −2. Auf deinem Kontoauszug steht −12,50 Euro. Du schuldest der Bank 12 Euro und 50 Cent. In Klasse 5 und 6 kanntest du negative ganze Zahlen und Brüche ohne Minus. Jetzt kommt beides zusammen: Es gibt auch negative Brüche und negative Dezimalzahlen.
Noch etwas fehlt dir. Auf einer Schatzkarte liegt der Schatz 3 Schritte links vom Startpunkt und 2 Schritte darunter. Dein Koordinatensystem aus Klasse 5-6 kennt aber nur die Richtungen nach rechts und nach oben.
In dieser Lektion lernst du die rationalen Zahlen kennen. Du lernst, wie du sie vergleichst und ordnest, und wie das Koordinatensystem in alle vier Richtungen wächst.
Rationale Zahlen
Eine rationale Zahl ist jede Zahl, die du als Bruch schreiben kannst. Der Zähler ist eine ganze Zahl, der Nenner eine natürliche Zahl größer als 0. Dazu gehören negative Brüche wie und negative Dezimalzahlen wie −2,5, denn . Auch jede ganze Zahl ist rational, zum Beispiel . Alle rationalen Zahlen zusammen schreibt man .
Bei einem Bruch darf das Minus vor dem Bruch oder im Zähler stehen. Beides ist dieselbe Zahl.
Zahlen in Sachsituationen
Zahlen in Sachsituationen
Gib die rationale Zahl an: a) 2,5 Grad unter null, b) Schulden von 12,50 Euro, c) 8 Meter über dem Meeresspiegel, d) ein Taucher, 12 Meter unter der Wasseroberfläche, e) ein Fluss, der 0,3 Meter niedriger steht als sonst.
Lege zuerst fest, was null ist: 0 °C, ein leeres Konto, der Meeresspiegel, die Wasseroberfläche oder der übliche Wasserstand. Wörter wie „unter“, „Schulden“ und „niedriger“ führen zu negativen Zahlen. Wörter wie „über“, „Guthaben“ und „höher“ führen zu positiven Zahlen.
Zahlengerade, Gegenzahl und Betrag
Auf der Zahlengerade liegt die 0 in der Mitte, die positiven Zahlen liegen rechts und die negativen links. Auch Brüche und Dezimalzahlen haben dort ihren Platz. Du teilst eine Einheit in gleich große Stücke. So liegt drei Viertel einer Einheit links von der 0, zwischen −1 und 0.
Zwei Zahlen, die gleich weit von der 0 entfernt sind, aber auf verschiedenen Seiten liegen, heißen Gegenzahlen. Die Gegenzahl von 3 ist −3, die von −2,5 ist 2,5, die von 0 ist 0. Die Gegenzahl von schreibst du . Das Minus bedeutet hier „die Gegenzahl von“. Nimmst du die Gegenzahl zweimal, kommst du zurück.
Den Betrag einer Zahl kennst du schon: Er ist ihr Abstand von der 0 und nie negativ. Gegenzahlen haben denselben Betrag.
Vergleichen und Ordnen
Je weiter rechts eine Zahl auf der Zahlengerade liegt, desto größer ist sie. Daraus folgen drei Regeln:
- Jede negative Zahl ist kleiner als 0 und kleiner als jede positive Zahl.
- Von zwei positiven Zahlen ist die mit dem größeren Betrag größer.
- Von zwei negativen Zahlen ist die mit dem größeren Betrag kleiner, denn sie liegt weiter links.
Willst du einen Bruch mit einer Dezimalzahl vergleichen, schreibe beide als Dezimalzahlen. Es ist . Der Betrag von −0,8 ist größer als der von −0,75. Darum gilt .
Zahlen ordnen
Zahlen ordnen
Ordne von der kleinsten zur größten Zahl: , , , , , .
Sortiere zuerst nach dem Vorzeichen. Negativ sind −1, −0,8 und , positiv sind 0,3 und . Die 0 liegt dazwischen. Bei den negativen Zahlen vergleichst du die Beträge 1, 0,8 und 0,75. Der größte Betrag gehört zur kleinsten Zahl, also steht −1 ganz links. Bei den positiven Zahlen ist größer als 0,3.
Koordinatensystem mit vier Quadranten
Verlängerst du die x-Achse nach links und die y-Achse nach unten, sind beide Achsen Zahlengeraden mit negativen Zahlen. Sie teilen die Zeichenfläche in vier Quadranten. Du zählst sie gegen den Uhrzeigersinn, mit dem ersten Quadranten rechts oben, den du schon kennst. Die Quadranten heißen I bis IV.
Der Punkt liegt 3 Einheiten links vom Ursprung und 2 Einheiten darüber. Die Vorzeichen der beiden Koordinaten sagen dir, in welchem Quadranten ein Punkt liegt:
| Quadrant | Lage | x-Koordinate | y-Koordinate |
|---|---|---|---|
| I | rechts oben | positiv | positiv |
| II | links oben | negativ | positiv |
| III | links unten | negativ | negativ |
| IV | rechts unten | positiv | negativ |
Punkte auf den Achsen gehören zu keinem Quadranten. Auf der x-Achse ist die y-Koordinate 0, auf der y-Achse ist die x-Koordinate 0.
Punkte und Quadranten
Punkte und Quadranten
a) In welchem Quadranten liegen , , , ? Was gilt für ? b) Ein Rechteck hat die Ecken , und . Bestimme die vierte Ecke D und die Seitenlängen.
a) Bei A sind beide Koordinaten positiv: Quadrant I. Bei B ist x negativ und y positiv: Quadrant II. Bei C sind beide negativ: Quadrant III. Bei D ist x positiv und y negativ: Quadrant IV. E hat x = 0, liegt also auf der y-Achse, 2 Einheiten unter dem Ursprung. Er gehört zu keinem Quadranten.
b) A und B haben dieselbe y-Koordinate, die Seite AB liegt waagerecht. B und C haben dieselbe x-Koordinate, die Seite BC liegt senkrecht. D liegt senkrecht über A und waagerecht neben C. Also hat D die x-Koordinate von A und die y-Koordinate von C: . Die Seite AB ist 2 + 4 = 6 Einheiten lang, denn von −2 bis 0 sind es 2 und von 0 bis 4 sind es 4. Die Seite BC ist 1 + 3 = 4 Einheiten lang.
Die Zahlbereiche N, Z und Q
Du kennst drei Zahlbereiche. sind die natürlichen Zahlen 0, 1, 2, 3 und so weiter. sind die ganzen Zahlen: die natürlichen Zahlen und ihre Gegenzahlen. sind die rationalen Zahlen. Jede natürliche Zahl ist ganz, und jede ganze Zahl ist rational. Die Bruchzahlen ohne Minus aus Klasse 5-6, also , sind eine Teilmenge von .
Im Mengendiagramm liegen die drei Ovale ineinander. Das Oval von liegt ganz im Oval von , und das wiederum ganz im Oval von . Eine Zahl, die nur im größten Oval liegt, ist zum Beispiel .
Zahlen einem Zahlbereich zuordnen
Zahlen einem Zahlbereich zuordnen
Zu welchen Zahlbereichen gehören 7, −2, , 0, 1,5 und ?
| Zahl | N | Z | Q |
|---|---|---|---|
| 7 | ja | ja | ja |
| −2 | nein | ja | ja |
| nein | nein | ja | |
| 0 | ja | ja | ja |
| 1,5 | nein | nein | ja |
| ja | ja | ja |
Die Zahl 1,5 ist rational, denn . Die Zahl sieht aus wie ein Bruch, ist aber und damit eine natürliche Zahl.
Beträge statt Zahlen vergleichen
Beträge statt Zahlen vergleichen
Jemand sagt: „−5 ist größer als −3, denn 5 ist größer als 3.“
Bei negativen Zahlen ist die mit dem größeren Betrag die kleinere. Auf der Zahlengerade liegt −5 links von −3, also gilt . Am Thermometer ist −5 °C kälter als −3 °C.
Minus heißt nicht immer negativ
Minus heißt nicht immer negativ
Jemand sagt: „ ist immer eine negative Zahl.“
ist die Gegenzahl von . Ob sie negativ ist, hängt von ab. Für ist . Für ist , und das ist positiv.
Koordinaten vertauscht
Koordinaten vertauscht
Jemand sagt: „ und sind derselbe Punkt.“
Die Reihenfolge ist wichtig: erst x, dann y. liegt 3 Einheiten links und 2 Einheiten oben, im Quadranten II. liegt 2 Einheiten rechts und 3 Einheiten unten, im Quadranten IV.
Zusammenfassung
Rationale Zahlen sind alle Zahlen, die sich als Bruch mit ganzzahligem Zähler und natürlichem Nenner (größer als 0) schreiben lassen. Dazu gehören negative Brüche und Dezimalzahlen. Sie bilden die Menge .
Negative Zahlen beschreiben „unter null“, „Schulden“ oder „Tiefe“. Lege zuerst fest, was null ist.
Gegenzahlen liegen gleich weit von der 0 entfernt auf verschiedenen Seiten: . Sie haben denselben Betrag.
Je weiter rechts eine Zahl liegt, desto größer ist sie. Von zwei negativen Zahlen ist die mit dem größeren Betrag kleiner.
Im Koordinatensystem mit vier Quadranten verraten die Vorzeichen von x und y den Quadranten. Zuerst steht immer die x-Koordinate.
Es gilt : Im Mengendiagramm liegen die Ovale ineinander.
Übungen
Welche Aussage ist richtig?
Wie viele Einheiten liegen auf der Zahlengerade zwischen −3,5 und 2?
Welche Zahl ist die Gegenzahl von ?
In welchem Quadranten liegt ? Gib die Nummer an (I = 1, II = 2, III = 3, IV = 4).
Ein Rechteck ABCD hat die Ecken , und . Wie lautet die x-Koordinate von D?
Gib eine Zahl an, die rational, aber nicht ganz ist, und eine Zahl, die ganz, aber nicht natürlich ist. Begründe kurz.