Irrationale Zahlen

Irrational Numbers

Mathematik Klasse 9 15 Aufgaben
ZahlenIrrationale ZahlenBeweis

√2 lässt sich nicht als Bruch schreiben — die rationalen Zahlen reichen nicht aus. Der klassische indirekte Beweis zeigt es über das Grundprinzip „Annahme führt zum Widerspruch". Zahlen zerfallen damit in rationale (Brüche und periodische Dezimalzahlen) und irrationale (√2, π), und die reellen Zahlen füllen die Zahlengerade ohne Lücken. Gebraucht wird dafür die Idee der Wurzel, nicht das flüssige Wurzelterm-Rechnen.

Leicht
Multiple Choice #1 15s ▶ Testen

Welche Zahl lässt sich als Bruch zweier ganzer Zahlen schreiben?

  • ○ √0,9
  • ● √(9/4)
  • ○ 0,1010010001…
Irrational heißt: nicht als Bruch p/q ganzer Zahlen darstellbar. √(9/4) = 3/2 ist ein Bruch, also rational – obwohl eine Wurzel dasteht. √0,9 ist nicht 0,3 (das wäre √0,09) und irrational. 0,1010010001… hat ein Muster, wiederholt aber keinen festen Block: nicht periodisch, also irrational.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Die Zahl 0,333... (periodisch) ist irrational.

✓ Falsch
Falsch. 0,333... = 1/3, also ein Bruch und damit rational.
Multiple Choice #3 15s ▶ Testen

Welche Zahlenmenge enthält sowohl rationale als auch irrationale Zahlen?

  • ○ ℕ (natürliche Zahlen)
  • ○ ℤ (ganze Zahlen)
  • ○ ℚ (rationale Zahlen)
  • ● ℝ (reelle Zahlen)
Die reellen Zahlen ℝ umfassen alle rationalen und alle irrationalen Zahlen.
Sortieren #4 20s ▶ Testen

Sortiere die Zahlenmengen von der kleinsten zur größten: ℝ, ℕ, ℤ, ℚ

✓ Antwort: ℕ, ℤ, ℚ, ℝ
ℕ ⊂ ℤ ⊂ ℚ ⊂ ℝ. Natürliche Zahlen sind in den ganzen enthalten, diese in den rationalen, und alle zusammen mit den irrationalen in den reellen.
Wahr / Falsch #5 10s ▶ Testen

√9 ist eine irrationale Zahl.

✓ Falsch
Falsch. √9 = 3, eine natürliche Zahl und damit rational.
Multiple Choice #6 15s ▶ Testen

Welche der folgenden Zahlen ist irrational?

  • ○ √25
  • ○ 3/7
  • ● √2
  • ○ 0,125
√25 = 5 (rational), 3/7 (rational), 0,125 = 1/8 (rational). Nur √2 ist irrational.
Multiple Choice #7 15s ▶ Testen

Welche Aussage über die Dezimaldarstellung irrationaler Zahlen stimmt?

  • ○ Sie bricht nach endlich vielen Stellen ab
  • ○ Sie ist periodisch
  • ● Sie ist nicht-abbrechend und nicht-periodisch
  • ○ Sie besteht nur aus den Ziffern 0 und 1
Irrationale Zahlen haben unendlich viele Dezimalstellen ohne sich wiederholendes Muster.
Lückentext #8 10s ▶ Testen

Die Menge aller rationalen und irrationalen Zahlen zusammen heißt die Menge der ___ Zahlen.

✓ Antwort: reellen
ℝ = ℚ ∪ (ℝ\ℚ). Die reellen Zahlen umfassen alle rationalen und irrationalen Zahlen.
Mittel
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Welche Beweismethode wird für die Irrationalität von √2 verwendet?

  • ○ Direkter Beweis
  • ● Indirekter Beweis (Widerspruchsbeweis)
  • ○ Vollständige Induktion
  • ○ Beweis durch Gegenbeispiel
Man nimmt an, √2 sei rational (√2 = p/q mit teilerfremden p, q), und führt dies zum Widerspruch, dass p und q beide gerade sein müssten.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Beim indirekten Beweis nimmt man das Gegenteil der Behauptung an und zeigt, dass dies zu einem Widerspruch führt.

✓ Wahr
Richtig. Das ist das Prinzip des Widerspruchsbeweises: Annahme des Gegenteils → Widerspruch → ursprüngliche Behauptung muss wahr sein.
Lückentext #3 20s ▶ Testen

Im Beweis der Irrationalität von √2 nimmt man an, √2 = p/q mit teilerfremden p, q. Dann folgt p² = ___q².

✓ Antwort: 2
Aus √2 = p/q folgt durch Quadrieren: 2 = p²/q², also p² = 2q².
Multiple Choice #4 15s ▶ Testen

Welche Gleichung hat in ℚ keine Lösung, wohl aber in ℝ?

  • ○ x + 5 = 2
  • ○ 3x = 2
  • ● x² = 5
x² = 5 hat die Lösungen ±√5 – irrationale Zahlen, die in ℚ fehlen. Die reellen Zahlen ℝ schließen diese Lücken. x + 5 = 2 (x = −3) und 3x = 2 (x = 2/3) sind schon in ℚ lösbar: Für negative Zahlen und Brüche braucht man ℝ nicht.
Multiple Choice #5 15s ▶ Testen

Die Zahl e = 2,71828... ist:

  • ○ rational
  • ● irrational
  • ○ eine natürliche Zahl
  • ○ eine ganze Zahl
Die Eulersche Zahl e ist irrational (und sogar transzendent). Sie kann nicht als Bruch dargestellt werden.
Schwer
Wahr / Falsch #1 20s ▶ Testen

Die Summe zweier irrationaler Zahlen ist immer irrational.

✓ Falsch
Falsch. Gegenbeispiel: √2 + (−√2) = 0, und 0 ist rational.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Das Produkt zweier irrationaler Zahlen ist immer irrational.

✓ Falsch
Falsch. Gegenbeispiel: √2 · √2 = 2, und 2 ist rational.