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Äquivalenzumformung


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Definition


Man formt eine Gleichung so um, dass sich ihre Lösungsmenge dabei nicht verändern kann. Das wird hier erklärt am Beispiel: 2·(x-4) = 12.



Bildbeschreibung und Urheberrecht
Man sieht die Lösungsschritte einer linearen Gleichung:☛


Wie lautet die Definition?


  • Das Wort spielt beim Lösen von Gleichungen eine wichtige Rolle.
  • Mit Äquivalenzumformungen kann man Schritt für Schritt schwere in leichte Gleichungen umformen.
  • Eine Äquivalenzumformung ist eine Umformung, bei der sich die Lösungsmenge einer Gleichung nicht ändern kann.

Was meint "Lösungsmenge"?


  • Nehmen wir die Gleichung 2·(x-4) = 12
  • Wenn man für die Unbekannte x die Zahl 10 einsetzt, dann geht die Gleichung auf.
  • Jede Zahl, die das "kann", würde man eine Lösung dieser Gleichung nennen.
  • Bei der Gleichung oben ist die Zahl 10 die einzige Lösung.
  • Also ist die Zahl 10 auch die ganze Lösungsmenge.

Was wäre eine Äquivalenzumformung?


  • 2(x-4)=12 kann man noch durch Probieren lösen.
  • Man könnte es aber auch über Umformungen lösen.
  • Man könnte zum Beispiel erst beide Seiten der Gleichung durch 2 teilen.
  • Das gäbe: x-4=6. Das ist jetzt eigentlich eine neue Gleichung.
  • Aber auch bei ihr ist die einzige passende Lösung die Zahl 10.
  • Das Teilen durch 2 war also eine Äquivalenzumformung.
  • Jetzt kann man auf beiden Seiten die Zahl 4 addieren.
  • Das gibt die neue Gleichung x=10.
  • Auch hier ist die Lösungsmenge nur die Zahl 10.
  • Auch die Addition war also eine Äquivalenzumformung.

Was wäre keine Äquivalenzumformung?


  • Nehmen wir wieder: 2·(x-4)=12
  • Man könnte beide Seiten der Gleichung mit 0 malnehmen.
  • Dann gäbe das 0=0.
  • So eine Gleichung nennt man eine "Identität".
  • Egal was man für x "einsetzt", die Gleichung geht immer auf.
  • Man sagt, dass die Lösungsmenge aus allen möglichen Zahlen besteht.
  • Vor dem Malnehmen war die Lösungsmenge also 10, hinterher waren es alle Zahlen.
  • Das Malnehmen mit 0 hat also die Lösungsmenge verändert.
  • Beide Seiten einer Gleichung mit 0 malnehmen ist keine Äquivalenzumformung.

Wie schreibt man das?


  • Normalerweise benutzt man den Äquivalenzpfeil ⇔ ↗
  • In der Schulmathematik kommt auch der Umformungsstrich vor: |

Aufgaben


  • In den Quickcheck-Aufgaben (qck) werden verschiedene Umformungen vorgenommen.
  • Bei vielen ändert sich dabei die Lösungmenge.
  • Es wird trainiert, das zu erkennen.
  • Aufgaben unter => qck