aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
x
n
{\displaystyle {\sqrt[{n}]{x}}}
Buchstaben am Anfang des Alphabets
(
a
,
b
,
c
,
…
)
{\displaystyle (a,b,c,\ldots )}
stehen für beliebige Zahlen .
Buchstaben in der Mitte des Alphabets
(
i
,
j
,
m
,
n
,
…
)
{\displaystyle (i,j,m,n,\ldots )}
stehen für natürliche Zahlen .
Buchstaben am Ende des Alphabets
(
x
,
y
,
…
)
{\displaystyle (x,y,\ldots )}
stehen für Variablen .
Es gilt die Operatorrangfolge (Punktrechnung vor Strichrechnung ): Rechenoperationen der zweiten Stufe (Multiplikation und Division) binden stärker als die der ersten Stufe (Addition und Subtraktion) und Rechenoperationen der dritten Stufe (Wurzelziehen und Potenzieren) stärker als die der zweiten Stufe.
Es gilt die Klammerregel : Stehen Operationen in Klammern, so werden diese zuerst ausgeführt. Stehen Operationen der gleichen Stufe ohne Klammern hintereinander, so werden die Operationen von links nach rechts ausgeführt.
Vorzeichen
−
a
b
=
a
−
b
=
−
a
b
{\displaystyle {\frac {-a}{b}}={\frac {a}{-b}}=-{\frac {a}{b}}}
−
a
−
b
=
a
b
{\displaystyle {\frac {-a}{-b}}={\frac {a}{b}}}
Erweitern und Kürzen
a
b
=
a
⋅
c
b
⋅
c
{\displaystyle {\frac {a}{b}}={\frac {a\cdot c}{b\cdot c}}}
für
c
≠
0
{\displaystyle c\neq 0}
Addition
a
b
+
c
d
=
a
⋅
d
+
c
⋅
b
b
⋅
d
{\displaystyle {\frac {a}{b}}+{\frac {c}{d}}={\frac {a\cdot d+c\cdot b}{b\cdot d}}}
Subtraktion
a
b
−
c
d
=
a
⋅
d
−
c
⋅
b
b
⋅
d
{\displaystyle {\frac {a}{b}}-{\frac {c}{d}}={\frac {a\cdot d-c\cdot b}{b\cdot d}}}
Multiplikation
a
b
⋅
c
d
=
a
⋅
c
b
⋅
d
{\displaystyle {\frac {a}{b}}\cdot {\frac {c}{d}}={\frac {a\cdot c}{b\cdot d}}}
Division
a
b
:
c
d
=
a
b
⋅
d
c
=
a
⋅
d
b
⋅
c
{\displaystyle {\frac {a}{b}}:{\frac {c}{d}}={\frac {a}{b}}\cdot {\frac {d}{c}}={\frac {a\cdot d}{b\cdot c}}}
Definitionen
p
%
=
p
100
{\displaystyle p\,\%={\frac {p}{100}}}
(Prozentsatz = Prozentwert : Grundwert)
p
0
/
00
=
p
1
000
{\displaystyle p\,{}^{0\!}\!/\!_{00}={\frac {p}{1{\,}000}}}
(Promillesatz = Promillewert : Grundwert)
Prozentsätze häufig benutzter Anteile
Anteil am Grundwert
1
100
{\displaystyle {\frac {1}{100}}}
1
50
{\displaystyle {\frac {1}{50}}}
1
40
{\displaystyle {\frac {1}{40}}}
1
25
{\displaystyle {\frac {1}{25}}}
1
20
{\displaystyle {\frac {1}{20}}}
1
16
{\displaystyle {\frac {1}{16}}}
1
15
{\displaystyle {\frac {1}{15}}}
1
12
{\displaystyle {\frac {1}{12}}}
1
11
{\displaystyle {\frac {1}{11}}}
1
10
{\displaystyle {\frac {1}{10}}}
Prozentsatz
1 % 2 % 2,5 % 4 % 5 % 6,25 % ≈6,67 % ≈8,33 % ≈9,09 % 10 %
Anteil am Grundwert
1
9
{\displaystyle {\frac {1}{9}}}
1
8
{\displaystyle {\frac {1}{8}}}
1
7
{\displaystyle {\frac {1}{7}}}
1
6
{\displaystyle {\frac {1}{6}}}
1
5
{\displaystyle {\frac {1}{5}}}
1
4
{\displaystyle {\frac {1}{4}}}
1
3
{\displaystyle {\frac {1}{3}}}
1
2
{\displaystyle {\frac {1}{2}}}
2
3
{\displaystyle {\frac {2}{3}}}
3
4
{\displaystyle {\frac {3}{4}}}
Prozentsatz
≈11,11 % 12,5 % ≈14,29 % ≈16,67 % 20 % 25 % ≈33,33 % 50 % ≈66,67 % 75 %
Lösen von Ungleichungen
a
<
b
⇔
b
>
a
{\displaystyle a<b\;\Leftrightarrow \;b>a}
a
<
b
⇔
a
+
c
<
b
+
c
{\displaystyle a<b\;\Leftrightarrow \;a+c<b+c}
a
<
b
⇔
a
−
c
<
b
−
c
{\displaystyle a<b\;\Leftrightarrow \;a-c<b-c}
a
<
b
⇔
{
a
⋅
c
<
b
⋅
c
,
falls
c
>
0
a
⋅
c
>
b
⋅
c
,
falls
c
<
0
{\displaystyle a<b\;\Leftrightarrow \;{\begin{cases}a\cdot c<b\cdot c,&{\text{falls}}~c>0\\a\cdot c>b\cdot c,&{\text{falls}}~c<0\end{cases}}}
a
<
b
⇔
{
a
:
c
<
b
:
c
,
falls
c
>
0
a
:
c
>
b
:
c
,
falls
c
<
0
{\displaystyle a<b\;\Leftrightarrow \;{\begin{cases}a:c<b:c,&{\text{falls}}~c>0\\a:c>b:c,&{\text{falls}}~c<0\end{cases}}}
a
<
b
⇔
{
f
(
a
)
<
f
(
b
)
,
falls
f
streng monoton steigend ist
f
(
a
)
>
f
(
b
)
,
falls
f
streng monoton fallend ist
{\displaystyle a<b\;\Leftrightarrow \;{\begin{cases}f(a)<f(b),&{\text{falls}}~f~{\text{streng monoton steigend ist}}\\f(a)>f(b),&{\text{falls}}~f~{\text{streng monoton fallend ist}}\end{cases}}}
Die Umformungsregeln gelten analog auch für
≤
,
≥
{\displaystyle \leq ,\geq }
.
Dreiecksungleichung
|
a
+
b
|
≤
|
a
|
+
|
b
|
{\displaystyle |a+b|\leq |a|+|b|}
für alle
a
,
b
{\displaystyle a,b}
Bernoullische Ungleichung
(
1
+
a
)
n
≥
1
+
a
⋅
n
{\displaystyle (1+a)^{n}\geq 1+a\cdot n}
für
a
≥
−
1
{\displaystyle a\geq -1}
und
n
=
0
,
1
,
2
,
…
{\displaystyle n=0,1,2,\ldots }
Youngsche Ungleichung
a
⋅
b
≤
a
p
p
+
b
q
q
{\displaystyle a\cdot b\leq {\frac {a^{p}}{p}}+{\frac {b^{q}}{q}}}
für
a
,
b
≥
0
{\displaystyle a,b\geq 0}
und
p
,
q
>
1
{\displaystyle p,q>1}
mit
1
p
+
1
q
=
1
{\displaystyle {\tfrac {1}{p}}+{\tfrac {1}{q}}=1}
Ungleichung vom arithmetischen und geometrischen Mittel
a
1
⋅
…
⋅
a
n
n
≤
1
n
(
a
1
+
…
+
a
n
)
{\displaystyle {\sqrt[{n}]{a_{1}\cdot \ldots \cdot a_{n}}}\leq {\frac {1}{n}}(a_{1}+\ldots +a_{n})}
für
a
1
,
…
,
a
n
≥
0
{\displaystyle a_{1},\ldots ,a_{n}\geq 0}
und
n
=
2
,
3
,
…
{\displaystyle n=2,3,\ldots }
Ungleichung vom harmonischen und geometrischen Mittel
n
1
a
1
+
…
+
1
a
n
≤
a
1
⋅
…
⋅
a
n
n
{\displaystyle {\frac {n}{{\frac {1}{a_{1}}}+\ldots +{\frac {1}{a_{n}}}}}\leq {\sqrt[{n}]{a_{1}\cdot \ldots \cdot a_{n}}}}
für
a
1
,
…
,
a
n
>
0
{\displaystyle a_{1},\ldots ,a_{n}>0}
und
n
=
2
,
3
,
…
{\displaystyle n=2,3,\ldots }
Darstellung
z
=
r
⋅
e
i
φ
{\displaystyle z=r\cdot e^{\mathrm {i} \varphi }}
mit der eulerschen Zahl
e
{\displaystyle e}
e
i
φ
=
cos
φ
+
i
sin
φ
{\displaystyle e^{\mathrm {i} \varphi }=\cos \varphi +\mathrm {i} \,\sin \varphi }
(Eulersche Formel )
Umrechnungsformeln
sin
φ
=
e
i
φ
−
e
−
i
φ
2
i
{\displaystyle \sin \varphi ={\frac {e^{\mathrm {i} \varphi }-e^{-\mathrm {i} \varphi }}{2\mathrm {i} }}}
cos
φ
=
e
i
φ
+
e
−
i
φ
2
{\displaystyle \cos \varphi ={\frac {e^{\mathrm {i} \varphi }+e^{-\mathrm {i} \varphi }}{2}}}
Arithmetische Operationen
(
r
⋅
e
i
φ
)
±
(
s
⋅
e
i
ψ
)
=
r
2
+
s
2
±
2
r
s
cos
(
φ
−
ψ
)
⋅
e
i
atan2
(
r
sin
φ
±
s
sin
ψ
,
r
cos
φ
±
s
cos
ψ
)
{\displaystyle (r\cdot e^{\mathrm {i} \varphi })\pm (s\cdot e^{\mathrm {i} \psi })={\sqrt {r^{2}+s^{2}\pm 2rs\cos(\varphi -\psi )}}\cdot e^{\mathrm {i} \operatorname {atan2} \left(r\sin \varphi \pm s\sin \psi ,r\cos \varphi \pm s\cos \psi \right)}}
(
r
⋅
e
i
φ
)
⋅
(
s
⋅
e
i
ψ
)
=
(
r
⋅
s
)
⋅
e
i
(
φ
+
ψ
)
{\displaystyle (r\cdot e^{\mathrm {i} \varphi })\cdot (s\cdot e^{\mathrm {i} \psi })=(r\cdot s)\cdot e^{\mathrm {i} (\varphi +\psi )}}
(
r
⋅
e
i
φ
)
:
(
s
⋅
e
i
ψ
)
=
(
r
:
s
)
⋅
e
i
(
φ
−
ψ
)
{\displaystyle (r\cdot e^{\mathrm {i} \varphi }):(s\cdot e^{\mathrm {i} \psi })=(r:s)\cdot e^{\mathrm {i} (\varphi -\psi )}}
Potenzen
(
r
⋅
e
i
φ
)
n
=
r
n
⋅
e
i
n
φ
{\displaystyle (r\cdot e^{\mathrm {i} \varphi })^{n}=r^{n}\cdot e^{\mathrm {i} n\varphi }}
Wurzeln
x
n
=
1
⇔
x
=
e
2
π
i
k
/
n
{\displaystyle x^{n}=1\,\Leftrightarrow \,x=e^{2\pi \mathrm {i} k/n}}
für
k
=
0
,
1
,
…
,
n
−
1
{\displaystyle k=0,1,\dots ,n-1}
(Einheitswurzeln )
x
n
=
z
⇔
x
=
|
z
|
n
⋅
e
(
i
arg
(
z
)
+
2
π
i
k
)
/
n
{\displaystyle x^{n}=z\,\Leftrightarrow \,x={\sqrt[{n}]{|z|}}\cdot e^{(\mathrm {i} \arg(z)+2\pi \mathrm {i} k)/n}}
für
k
=
0
,
1
,
…
,
n
−
1
{\displaystyle k=0,1,\dots ,n-1}
∑
i
=
1
n
c
=
n
⋅
c
{\displaystyle \sum _{i=1}^{n}c=n\cdot c}
∑
i
=
m
n
c
=
(
n
−
m
+
1
)
⋅
c
{\displaystyle \sum _{i=m}^{n}c=(n-m+1)\cdot c}
∑
i
=
m
n
c
⋅
a
i
=
c
⋅
∑
i
=
m
n
a
i
{\displaystyle \sum _{i=m}^{n}c\cdot a_{i}=c\cdot \sum _{i=m}^{n}a_{i}}
∑
i
=
m
n
(
a
i
+
b
i
)
=
∑
i
=
m
n
a
i
+
∑
i
=
m
n
b
i
{\displaystyle \sum _{i=m}^{n}(a_{i}+b_{i})=\sum _{i=m}^{n}a_{i}+\sum _{i=m}^{n}b_{i}}
∑
i
=
m
n
a
i
=
∑
i
=
m
−
r
n
−
r
a
i
+
r
{\displaystyle \sum _{i=m}^{n}a_{i}=\sum _{i=m-r}^{n-r}a_{i+r}}
∑
i
=
1
n
(
a
i
−
a
i
−
1
)
=
a
n
−
a
0
{\displaystyle \sum _{i=1}^{n}(a_{i}-a_{i-1})=a_{n}-a_{0}}
(Teleskopsumme )
∑
i
=
0
n
−
1
k
i
=
1
−
k
n
1
−
k
{\displaystyle \sum _{i=0}^{n-1}k^{i}={\frac {1-k^{n}}{1-k}}}
Eine Version, die für alle Halbringe geeignet ist:
(
1
0
∑
i
=
0
n
−
1
k
i
k
n
)
=
(
1
0
1
k
)
n
{\displaystyle {\begin{pmatrix}1&0\\\sum _{i=0}^{n-1}k^{i}&k^{n}\end{pmatrix}}={\begin{pmatrix}1&0\\1&k\end{pmatrix}}^{n}}
∑
i
=
1
n
i
2
=
n
(
n
+
1
)
(
2
n
+
1
)
6
{\displaystyle \sum _{i=1}^{n}i^{2}={\frac {n(n+1)(2n+1)}{6}}}
∑
i
=
1
n
i
3
=
n
2
(
n
+
1
)
2
4
{\displaystyle \sum _{i=1}^{n}i^{3}={\frac {n^{2}(n+1)^{2}}{4}}}
Für weitere Potenzsummen siehe Faulhabersche Formel .
Binomischer Lehrsatz
(
a
+
b
)
n
=
∑
k
=
0
n
(
n
k
)
a
n
−
k
b
k
{\displaystyle (a+b)^{n}=\sum _{k=0}^{n}{n \choose k}a^{n-k}b^{k}}
Multinomialtheorem
(
∑
i
=
1
k
a
i
)
n
=
∑
n
1
+
…
+
n
k
=
n
(
n
n
1
,
…
,
n
k
)
⋅
a
1
n
1
⋅
a
2
n
2
⋯
a
k
n
k
{\displaystyle \left(\sum _{i=1}^{k}a_{i}\right)^{n}=\sum _{n_{1}+\ldots +n_{k}=n}{n \choose n_{1},\ldots ,n_{k}}\,\cdot \,a_{1}^{n_{1}}\cdot a_{2}^{n_{2}}\cdots a_{k}^{n_{k}}}
Cauchy-Schwarzsche Ungleichung
(
∑
i
=
1
n
a
i
⋅
b
i
)
2
≤
(
∑
i
=
1
n
a
i
2
)
⋅
(
∑
i
=
1
n
b
i
2
)
{\displaystyle \left(\sum _{i=1}^{n}a_{i}\cdot b_{i}\right)^{2}\leq \left(\sum _{i=1}^{n}a_{i}^{2}\right)\cdot \left(\sum _{i=1}^{n}b_{i}^{2}\right)}
für alle
a
1
,
…
,
a
n
{\displaystyle a_{1},\ldots ,a_{n}}
und
b
1
,
…
,
b
n
{\displaystyle b_{1},\ldots ,b_{n}}
Tschebyscheff-Ungleichungen
n
⋅
(
∑
i
=
1
n
a
i
⋅
b
i
)
≥
(
∑
i
=
1
n
a
i
)
⋅
(
∑
i
=
1
n
b
i
)
{\displaystyle n\cdot \left(\sum _{i=1}^{n}a_{i}\cdot b_{i}\right)\geq \left(\sum _{i=1}^{n}a_{i}\right)\cdot \left(\sum _{i=1}^{n}b_{i}\right)}
für alle
a
1
≥
…
≥
a
n
{\displaystyle a_{1}\geq \ldots \geq a_{n}}
und
b
1
≥
…
≥
b
n
{\displaystyle b_{1}\geq \ldots \geq b_{n}}
n
⋅
(
∑
i
=
1
n
a
i
⋅
b
i
)
≤
(
∑
i
=
1
n
a
i
)
⋅
(
∑
i
=
1
n
b
i
)
{\displaystyle n\cdot \left(\sum _{i=1}^{n}a_{i}\cdot b_{i}\right)\leq \left(\sum _{i=1}^{n}a_{i}\right)\cdot \left(\sum _{i=1}^{n}b_{i}\right)}
für alle
a
1
≥
…
≥
a
n
{\displaystyle a_{1}\geq \ldots \geq a_{n}}
und
b
1
≤
…
≤
b
n
{\displaystyle b_{1}\leq \ldots \leq b_{n}}
Minkowski-Ungleichung
(
∑
i
=
1
n
|
a
i
+
b
i
|
p
)
1
/
p
≤
(
∑
i
=
1
n
|
a
i
|
p
)
1
/
p
+
(
∑
i
=
1
n
|
b
i
|
p
)
1
/
p
{\displaystyle \left(\sum _{i=1}^{n}|a_{i}+b_{i}|^{p}\right)^{1/p}\leq \left(\sum _{i=1}^{n}|a_{i}|^{p}\right)^{1/p}+\left(\sum _{i=1}^{n}|b_{i}|^{p}\right)^{1/p}}
für alle
a
1
,
…
,
a
n
{\displaystyle a_{1},\ldots ,a_{n}}
und
b
1
,
…
,
b
n
{\displaystyle b_{1},\ldots ,b_{n}}
sowie
p
≥
1
{\displaystyle p\geq 1}
Hölder-Ungleichung
∑
i
=
1
n
|
a
i
⋅
b
i
|
≤
(
∑
i
=
1
n
|
a
i
|
p
)
1
/
p
⋅
(
∑
i
=
1
n
|
b
i
|
q
)
1
/
q
{\displaystyle \sum _{i=1}^{n}|a_{i}\cdot b_{i}|\leq \left(\sum _{i=1}^{n}|a_{i}|^{p}\right)^{1/p}\cdot \left(\sum _{i=1}^{n}|b_{i}|^{q}\right)^{1/q}}
für alle
a
1
,
…
,
a
n
{\displaystyle a_{1},\ldots ,a_{n}}
und
b
1
,
…
,
b
n
{\displaystyle b_{1},\ldots ,b_{n}}
sowie
p
,
q
≥
1
{\displaystyle p,q\geq 1}
mit
1
p
+
1
q
=
1
{\displaystyle {\tfrac {1}{p}}+{\tfrac {1}{q}}=1}
Jensensche Ungleichung
f
(
∑
i
=
1
n
a
i
⋅
b
i
)
≤
∑
i
=
1
n
a
i
⋅
f
(
b
i
)
{\displaystyle f\left(\sum _{i=1}^{n}a_{i}\cdot b_{i}\right)\leq \sum _{i=1}^{n}a_{i}\cdot f(b_{i})}
für jede konvexe Funktion
f
{\displaystyle f}
,
a
1
,
…
,
a
n
≥
0
{\displaystyle a_{1},\ldots ,a_{n}\geq 0}
mit
a
1
+
…
+
a
n
=
1
{\displaystyle a_{1}+\ldots +a_{n}=1}
und alle
b
1
,
…
,
b
n
{\displaystyle b_{1},\ldots ,b_{n}}