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Algebra-Referenzblatt

Algebra-Referenzblatt

Eine schnelle Algebra-Referenz für Ingenieure

Hilfe zur Algebra-Mathematik

Arithmetische Operationen
Arithmetische Eigenschaften
Beispiele für Operationen
Eigenschaften von Exponenten
Eigenschaften von Wurzeln
Eigenschaften von Ungleichungen
Eigenschaften von Absolutwerten
Komplexe Zahlen
Def. von komplexen Zahlen
Eigenschaften von komplexen Zahlen

Logarithmen

Def. von Logarithmen
Logarithmuseigenschaften

Faktorisierung

Polynome
Quadratische Gleichung
Häufige Beispiele für Faktorisierung
Quadratwurzel
Absoluter Wert
Quadrat vervollständigen

Funktionen und Graphen

Konstante Funktion
Linear Funktion
Parabel
Kreis
Ellipse
Hyperbel


Algebra-Mathematikhilfe

Rechenoperationen

Die grundlegenden Rechenoperationen sind Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division. Diese Operatoren folgen einer Operationsreihenfolge.

Addition

Addition ist die Operation, bei der zwei Zahlen kombiniert werden. Wenn mehr als zwei Zahlen addiert werden, nennt man das Summieren. Addition wird durch das Symbol + gekennzeichnet. Die Addition von Null zu einer beliebigen Zahl ergibt dieselbe Zahl. Die Addition einer negativen Zahl entspricht der Subtraktion des Absolutwerts dieser Zahl.

Subtraktion

Subtraktion ist die Umkehrung der Addition. Der Subtraktionsoperator reduziert den ersten Operanden (Minuend) um den zweiten Operanden (Subtrahend). Subtraktion wird durch das Symbol - gekennzeichnet.

Multiplikation

Multiplikation ist das Produkt zweier Zahlen und kann als eine Reihe wiederholter Additionen betrachtet werden. Die Multiplikation einer negativen Zahl ergibt den Kehrwert der Zahl. Die Multiplikation von Null ergibt immer Null. Die Multiplikation von Eins ergibt immer dieselbe Zahl.

Division

Division ist die Methode zur Ermittlung des Quotienten zweier Zahlen. Division ist das Gegenteil von Multiplikation. Division ist der Dividend geteilt durch den Divisor.

Arithmetische Eigenschaften

Die wichtigsten arithmetischen Eigenschaften sind Assoziativ, Kommutativ und Distributiv. Diese Eigenschaften werden verwendet, um Ausdrücke zu manipulieren und äquivalente Ausdrücke in einer neuen Form zu erstellen.

Assoziativ

Die Assoziativ-Eigenschaft bezieht sich auf Gruppierungsregeln. Diese Regel ermöglicht es, die Reihenfolge von Additions- oder Multiplikationsoperationen mit Zahlen zu ändern und trotzdem denselben Wert zu erhalten.


latex!encoded:base64,QSAqIChCKkMpID0gKEEqQikgKiBD

Kommutativ

Die Kommutativität bezieht sich auf die Reihenfolge der Operationen. Diese Regel gilt sowohl für Addition als auch Subtraktion und ermöglicht es den Operanden, innerhalb derselben Gruppe die Reihenfolge zu ändern.


latex!encoded:base64,QSArIEIgKyBDID0gQiArIEEgKyBD


Distributiv

Das Gesetz der Verteilung ermöglicht es in einigen Fällen, Operationen in Teile zu zerlegen. Die Eigenschaft wird angewendet, wenn eine Multiplikation auf eine Divisionsgruppe angewendet wird. Dieses Gesetz wird im Fall der Faktorisierung angewendet.


latex!encoded:base64,QSAqIChCK0MpID0gQSAqIEIgKyBBICogQw==


Beispiele für arithmetische Operationen

latex!encoded:base64,YWIrYWMgPSBhIChiK2Mp


latex!encoded:base64,YSBcbGVmdCAoIFxmcmFje2J9e2N9IFxyaWdodCApID0gXGZyYWN7YWJ9e2N9


latex!encoded:base64,XGZyYWN7XGxlZnQgKCBcZnJhY3thfXtifSBccmlnaHQgKX17Y30gPSBcZnJhY3thfXtiY30=


latex!encoded:base64,XGZyYWN7YX17XGxlZnQgKCBcZnJhY3tifXtjfSBccmlnaHQgKX0gPSBcZnJhY3thY317Yn0=


latex!encoded:base64,XGZyYWN7YX17Yn0gKyBcZnJhY3tjfXtkfSA9IFxmcmFje2FkICsgYmN9e2JkfQ==


latex!encoded:base64,XGZyYWN7YX17Yn0gLSBcZnJhY3tjfXtkfSA9IFxmcmFje2FkIC0gYmN9e2JkfQ==


latex!encoded:base64,XGZyYWN7YS1ifXtjLWR9ID0gXGZyYWN7Yi1hfXtkLWN9


latex!encoded:base64,XGZyYWN7YStifXtjfSA9IFxmcmFje2F9e2N9ICsgXGZyYWN7Yn17Y30=


latex!encoded:base64,XGZyYWN7YWIrYWN9e2F9ID0gYiArIGMsIGEgXG5lcSAgMA==


latex!encoded:base64,XGZyYWN7XGxlZnQgKCBcZnJhY3thfXtifSBccmlnaHQgKX17XGxlZnQgKCBcZnJhY3tjfXtkfSBccmlnaHQgKX0gPSBcZnJhY3thZH17YmN9


Exponenteneigenschaften

latex!encoded:base64,YV5uIGFebSA9IGFee24rbX0=


latex!encoded:base64,KGFebilebSA9IGEgXm5ebQ==


latex!encoded:base64,KGFiKV5uID0gYV5uYl5u


latex!encoded:base64,YV57LW59ID0gXGZyYWN7MX17YX0=


latex!encoded:base64,XGxlZnQgKCBcZnJhY3thfXtifSBccmlnaHQgKV57LW59ID0gXGxlZnQgKCBcZnJhY3tifXthfSBccmlnaHQgKV5uID0gXGZyYWN7Yl5ufXthXm59


latex!encoded:base64,XGZyYWN7YV5ufXthXm19ID0gYV57bi1tfSA9IFxmcmFjezF9e2Fee20tbn19


latex!encoded:base64,YV4wID0gMSwgYSBcbmVxIDA=


latex!encoded:base64,XGxlZnQgKCBcZnJhY3thfXtifSBccmlnaHQgKV5uID0gXGZyYWN7YV5ufXtiXm59


latex!encoded:base64,XGZyYWN7MX17YV57LW59fSA9IGFebg==


latex!encoded:base64,YV5cZnJhY3tufXttfSA9IFxsZWZ0ICggYV5cZnJhY3sxfXttfSBccmlnaHQgKV5uID0gXGxlZnQgKCBhXm4gXHJpZ2h0ICleXGZyYWN7MX17bX0=

Eigenschaften von Radikalen

latex!encoded:base64,XHNxcnRbbl17YX0gPSBhXlxmcmFjezF9e259


latex!encoded:base64,XHNxcnRbbV17XHNxcnRbbl17YX19ID0gXHNxcnRbbW5de2F9


latex!encoded:base64,XHNxcnRbbl17YWJ9ID0gXHNxcnRbbl17YX0gXHNxcnRbbl17Yn0=


latex!encoded:base64,XHNxcnRbbl17XGZyYWN7YX17Yn19ID0gXGZyYWN7XHNxcnRbbl17YX19e1xzcXJ0W25de2J9fQ==


latex!encoded:base64,XHNxcnRbbl17YV5ufSA9IGEsIFx0ZXh0cm17IGlmIFx0ZXh0c2x7bn0gaXMgb2RkfQ==


latex!encoded:base64,XHNxcnRbbl17YV5ufSA9IFxsZWZ0IHwgIGFccmlnaHQgfCwgXHRleHRybXsgaWYgXHRleHRzbHtufSBpcyBldmVufQ==


Eigenschaften von Ungleichungen

latex!encoded:base64,XHRleHRybXsgaWYgfSBhIDwgYiBcdGV4dHJteyB0aGVuIH0gYSArIGMgPCBiICsgYyBcdGV4dHJteyBhbmQgfSBhIC0gYyA8IGIgLSBj


latex!encoded:base64,XHRleHRybXsgaWYgfSB7YTxifSA=latex!encoded:base64,XHRleHRybXsgYW5kIH0ge2M+MH0gXHRleHRybXsgdGhlbiB9IGFjIDwgYmMgXHRleHRybXsgYW5kIH0gXGZyYWN7YX17Yn0gPCBcZnJhY3tifXtjfQ==


latex!encoded:base64,XHRleHRybXsgaWYgfSB7YTxifSBcdGV4dHJteyBhbmQgfSB7YzwwfSA= latex!encoded:base64,XHRleHRybXsgdGhlbiB9IGFjPmJjIFx0ZXh0cm17IGFuZCB9IFxmcmFje2F9e2J9PlxmcmFje2J9e2N9


Eigenschaften des absoluten Werts

latex!encoded:base64,XGxlZnQgfCBhIFxyaWdodCB8ID0gXGxlZnRce1xiZWdpbnttYXRyaXh9CmEsICYgXHRleHRybXsgaWYgfSBhIFxnZXEgMCBcXCAKLWEsICYgXHRleHRybXsgaWYgfSBhIDwgMApcZW5ke21hdHJpeH1ccmlnaHQu


latex!encoded:base64,XGxlZnQgfCBhIFxyaWdodCB8ID0gXGxlZnQgfCAtYSBccmlnaHQgfA==


latex!encoded:base64,XGxlZnQgfCBhIFxyaWdodCB8IFxnZXEgMA==


latex!encoded:base64,XGxlZnQgfCBhYiBccmlnaHQgfCA9IFxsZWZ0IHwgYSBccmlnaHQgfCBcbGVmdCB8IGIgXHJpZ2h0IHw=


latex!encoded:base64,XGxlZnQgfCBcZnJhY3thfXtifSBccmlnaHQgfCA9IFxmcmFje1xsZWZ0IHwgYSBccmlnaHQgfH17XGxlZnQgfCBiIFxyaWdodCB8fQ==


latex!encoded:base64,XGxlZnQgfCBhK2IgXHJpZ2h0IHwgXGxlcSBcbGVmdCB8IGEgXHJpZ2h0IHwgKyBcbGVmdCB8IGIgXHJpZ2h0IHw=


Komplexe Zahlen

Definition komplexer Zahlen

Komplexe Zahlen sind eine Erweiterung des reellen Zahlensystems. Komplexe Zahlen werden als zweidimensionaler Vektor definiert, der eine reelle Zahl und eine imaginäre Zahl enthält. Die imaginäre Einheit wird wie folgt definiert:


latex!encoded:base64,aSA9IFxzcXJ0LTE=


Das komplexe Zahlenformat, bei dem a eine reelle Zahl und b eine imaginäre Zahl ist, wird wie folgt definiert:


latex!encoded:base64,YSArIGJp


Im Gegensatz zum reellen Zahlensystem, in dem alle Zahlen auf einer Linie dargestellt werden, werden komplexe Zahlen auf einer komplexen Ebene dargestellt, wobei eine Achse reelle Zahlen und die andere Achse imaginäre Zahlen darstellt.


Eigenschaften komplexer Zahlen


latex!encoded:base64,aSA9IFxzcXJ0LTE=


latex!encoded:base64,YSArIGJp


latex!encoded:base64,aV57Mn0gPS0xCg==


latex!encoded:base64,XHNxcnR7LWF9ID0gaVxzcXJ0e2F9LCBcIGFcZ2VxIDA=


latex!encoded:base64,XGxhcmdlIChhK2JpKSsoYytkaSk9YSArIGMgKyAoYitkKWk=


latex!encoded:base64,XGxhcmdlIChhK2JpKS0oYytkaSk9YSAtIGMgKyAoYi1kKWk=


latex!encoded:base64,KGEgKyBiaSkoYytkaSkgPSBhYyAtIGJkICsgKGFkICsgYmMpaQ==


latex!encoded:base64,KGErYmkpKGEtYmkpID0gYV57Mn0rYl57Mn0=


latex!encoded:base64,fGEgKyBiaXwgPSBcc3FydHthXnsyfStiXjJ9fQ==


latex!encoded:base64,XG92ZXJsaW5leyhhK2JpKX0gPSBhIC0gYmk=


latex!encoded:base64,XG92ZXJsaW5leyhhK2JpKX0oYStiaSkgPSB8YSArIGJpfF57Mn0=


Logarithms

Definition von Logarithmen

Ein Logarithmus ist eine Funktion, die für eine bestimmte Zahl die Potenz oder den Exponenten zurückgibt, die/der erforderlich ist, um eine gegebene Basis auf diese Zahl zu erhöhen. Einige Vorteile der Verwendung von Logarithmen sind sehr groß und sehr kleine Zahlen können durch kleinere Zahlen dargestellt werden. Ein weiterer Vorteil von Logarithmen ist, dass einfache Addition und Subtraktion gleichwertige, komplexere Operationen ersetzen. Die Definition eines Logarithmus lautet:


latex!encoded:base64,eSA9IGxvZ197Yn14, wobei latex!encoded:base64,XGxhcmdlIHg9Yl57eX0=  und   latex!encoded:base64,XGxhcmdlIHg+MA==


Definition des natürlichen Logarithmus


latex!encoded:base64,bG5cIHggPSBsb2dfe2V9eA==,  where  latex!encoded:base64,ZT0yLjcxODI4MTgyODQ1OQ==


Definition des gemeinsamen Protokolls


latex!encoded:base64,bG9nXCB4ID0gbG9nX3sxMH14


Logarithmuseigenschaften


latex!encoded:base64,bG9nX3tifWIgPSAx


latex!encoded:base64,bG9nX3tifTE9MA==


latex!encoded:base64,bG9nX3tifWJee3h9ID0geA==


latex!encoded:base64,XGxhcmdlIGJee2xvZ197Yn14fSA9IHg=


latex!encoded:base64,bG9nX3tifSh4XntyfSk9cmxvZ197Yn0gXCB4


latex!encoded:base64,bG9nX3tifSh4eSkgPSBsb2dfe2J9eCArIGxvZ197Yn15


latex!encoded:base64,bG9nX3tifShcZnJhY3t4fXt5fSkgPSBsb2dfe2J9eC1sb2dfe2J9eQ==


Faktorisierung

Polynome

Ein Polynom ist ein Ausdruck, der aus Variablen und Konstanten besteht und die Operatoren Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division und Potenzierung mit einer konstanten nicht negativen Zahl verwendet. Polynome haben die folgende Form:


latex!encoded:base64,Zih4KSA9IGFfe259eF57bn0rYV97bi0xfXhee24tMX0rLi4uK2FfezJ9eF57Mn0rYV97MX14K2FfezB9


Das Polynom besteht aus Koeffizienten multipliziert mit der Variable hoch einer ganzzahligen Potenz. Der Grad eines Polynoms wird durch die größte Potenz bestimmt, mit der die Variable potenziert wird.


Quadratische Gleichung

Eine quadratische Gleichung ist ein Polynom zweiter Ordnung.


latex!encoded:base64,YXheezJ9K2J4K2M9MA==


Die Lösung einer quadratischen Gleichung ist die quadratische Formel. Die quadratische Formel lautet:


latex!encoded:base64,eD1cZnJhY3stYlxwbSBcc3FydHtiXnsyfS00YWN9fXsyYX0=


Häufige Beispiele für Faktorisierung


latex!encoded:base64,eF4yIC0gYV4yID0gKHgrYSkoeC1hKQ==


latex!encoded:base64,eF4yICsgMmF4ICsgYV57Mn0gPSAoeCthKV57Mn0=


latex!encoded:base64,eF57Mn0gLSAyYXggKyBhXnsyfSA9ICh4LWEpXjI=


latex!encoded:base64,eF57Mn0rKGErYil4ICsgYWIgPSh4K2EpKHgrYik=


latex!encoded:base64,eF57M30gKyAzYXheezJ9ICsgM2FeezJ9eCArYV57M30gPSAoeCthKV57M30=


latex!encoded:base64,eF57M30gKyBhXnszfSA9ICh4ICsgYSkoeF57Mn0gLSBheCArIGFeezJ9KQ==


latex!encoded:base64,eF57M30gLSBhXnszfSA9ICh4IC0gYSkoeF57Mn0gKyBheCArYV57Mn0p


latex!encoded:base64,eF57Mm59IC0gYV57Mm59ID0gKHhee259IC0gYV57bn0pKHhee259ICthXntufSk=


Quadratwurzel

Die Quadratwurzel ist eine Funktion, bei der die Quadratwurzel einer Zahl (x) eine Zahl (r) ergibt, deren Quadrieren gleich x ist.


latex!encoded:base64,XHNxcnQgeCA9IHIg  und latex!encoded:base64,cl57Mn0gPSB4


Auch die Quadratwurzeleigenschaft lautet:


wenn latex!encoded:base64,eF57Mn0gPSBh dann latex!encoded:base64,eD0gXHBtXHNxcnQgYQ==


Absoluter Wert


latex!encoded:base64,fHh8ID0gYlxyaWdodGFycm93IHggPSBi  oder latex!encoded:base64,eCA9IC1i


latex!encoded:base64,fHh8IDxiIFxyaWdodGFycm93ICAtYiA8eCA8Yg==


latex!encoded:base64,fHh8PmJccmlnaHRhcnJvdyAgeDwtYiA=  oder  latex!encoded:base64,eD5i


Quadrat vervollständigen

Quadrat vervollständigen ist eine Methode zum Lösen quadratischer Gleichungen. Algebraische Eigenschaften werden verwendet, um das quadratische Polynom zu manipulieren und seine Form zu ändern. Diese Methode ist eine Möglichkeit, die quadratische Formel abzuleiten.


latex!encoded:base64,YXheMitieCtjPWEoLi4uKV4yK2NvbnN0YW50


Die Schritte zum Vervollständigen des Quadrats sind:

  1. Dividieren Sie durch den Koeffizienten a.
  2. Verschieben Sie die Konstante auf die andere Seite.
  3. Nehmen Sie die Hälfte des Koeffizienten b/a, quadrieren Sie ihn und addieren Sie ihn zu beiden Seiten.
  4. Faktorisieren Sie die linke Seite der Gleichung.
  5. Verwenden Sie die Quadratwurzel Eigenschaft.
  6. Löse nach x auf.


Funktionen und Graphen

Ausdrücke, die an inkrementellen Punkten ausgewertet und dann in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt werden, ergeben ein Diagramm oder einen Graphen.


Konstante Funktion

Wenn eine Funktion gleich einer Konstanten ist, ist f(x) für alle Werte von x gleich der Konstanten. Der Graph dieser Funktion ist eine Gerade durch den Punkt (0,c).


latex!encoded:base64,Zih4KT1j


Lineare Funktion

Eine lineare Funktion hat die Form:


latex!encoded:base64,Zih4KT1teCti


Der Graph dieser Funktion hat eine Steigung von m und der y-Achsenabschnitt ist b. Er verläuft durch den Punkt (0,b). Die Steigung wird wie folgt definiert:


latex!encoded:base64,bT1cZnJhY3t5X3syfS15X3sxfX17eF97Mn0teF97MX19PVxmcmFje3Jpc2V9e3J1bn0=


Eine Additionsform für lineare Funktionen ist die Punktsteigungsform:


latex!encoded:base64,eT15X3sxfSArIG0oeC14X3sxfSk=


Parabel oder quadratische Funktion

Eine Parabel ist eine grafische Darstellung einer quadratischen Funktion.


latex!encoded:base64,Zih4KT1heF4yK2J4K2M=


Die Grafik einer Parabel in dieser Form öffnet sich nach oben, wenn a>0, und nach unten, wenn a<0. Der Scheitelpunkt der Parabel befindet sich an:

latex!encoded:base64,XGxlZnQgKCAtXGZyYWN7Yn17MmF9LCBcbGVmdCBmKCAtXGZyYWN7Yn17MmF9IFxyaWdodCApIFxyaWdodCAp


Andere Formen von Parabeln sind:

latex!encoded:base64,Zyh5KSA9IGF5XnsyfSArYnkrYw==


Der Graph einer Parabel in dieser Form öffnet sich nach rechts, wenn a>0, oder nach links, wenn a<0. Der Scheitelpunkt der Parabel befindet sich


latex!encoded:base64,XGxlZnQgKCBnXGxlZnQgKCAtXGZyYWN7Yn17MmF9IFxyaWdodCApLC1cZnJhY3tifXsyYX0gXHJpZ2h0ICk=


Kreis

Die Funktion eines Kreises folgt der Form:


latex!encoded:base64,KHgtaCleMisoeS1rKV4yPXJeMg==

Wobei der Mittelpunkt des Kreises (h,k) und der Radius des Kreises r ist.


Ellipse

Die Funktion einer Ellipse folgt der Form:


latex!encoded:base64,XGZyYWN7KHgtaCleMn17YV4yfStcZnJhY3soeS1rKV4yfXtiXjJ9PTE=


Wobei der Mittelpunkt der Ellipse (h,k) ist

Hyperbel

Die Funktion einer Hyperbel, die sich vom Mittelpunkt nach rechts und links öffnet, folgt der Form:


latex!encoded:base64,XGZyYWN7KHgtaCleMn17YV4yfS1cZnJhY3soeS1rKV4yfXtiXjJ9PTE=


Die Funktion einer Hyperbel, die sich vom Mittelpunkt aus nach oben und unten öffnet, folgt der Form:


latex!encoded:base64,XGZyYWN7KHktayleMn17Yl4yfS1cZnJhY3soeC1oKV4yfXthXjJ9PTE=


Wobei der Mittelpunkt der Hyperbel (h,k) ist, mit Asymptoten, die durch den Mittelpunkt verlaufen, mit Steigungen von:


latex!encoded:base64,bSA9IFxwbSBcZnJhY3tifXthfQ==