Bruchrechnung
Ein Bruch ist ein Quotient aus zwei ganzen Zahlen. In der Bruchrechnung
benutzt man als Operationszeichen einen waagerechten Strich, den Bruchstrich, und man dividiert den Zähler durch den Nenner.
Die Bruchrechnung beschäftigt sich mit Teilen eines Ganzen. Der Nenner beschreibt dabei die Anzahl der gleich
großen Teile, in die ein Ganzes geteilt wird. Der Zähler beschreibt wie viele Teile man gerade betrachtet.
Als Beispiel wird häufig eine Torte herangezogen. Teilt man eine Torte z.B. in 8 gleiche Teile, so ist
jedes Stück
groß. Nimmt man von der Torte ein Stück weg, so bleiben noch 7 Stück
übrig. In der Bruchrechnung beschreibt man die verbleibenden 7 Stücke als
. Dieser Bruch
sagt uns, dass die Torte in 8 Teile geschnitten wurde und dass noch 7 Stück vorhanden sind.
Der Nenner eines Bruches darf nicht 0 sein. Etwas in "kein" Teil zu unterteilen macht keinen Sinn.
Wenn ein Bruch im Text geschrieben wird, benutzt man auch folgende Schreibweise mit Schrägstrich: 1/8.
Wenn ein Bruch einen negativen Wert darstellt, steht das Minus Zeichen in Höhe des Bruchstrichs:
.
Echter Bruch
Von einem echter Bruch spricht man, wenn der Zähler kleiner als der Nenner ist. Der Bruch stellt dann ein Teil eines ganzen dar.
Denken wir an die Torte, die in 8 Stücke geschnitten wurde, so ist ein Stück 1/8 groß. Die Bruch
ist ein echter Bruch.
Unechter Bruch
Von einem unechten Bruch spricht man, wenn der Zähler gleich oder größer als der Nenner ist. In diesem Fall beschreibt der unechte
Bruch ein oder mehrere ganze Anteile und einen echten Bruchteil. Wenn wir zwei Torten betrachten, beide seien in 8 Teile unterteilt, so
haben beide Torten zusammen 16 Stücke. Die 16 Tortenstücke können wir mit dem Bruch
beschreiben. Nehmen wir von
einer Torte ein Stück weg, so bleiben noch 15 Tortenstücke überig, also in der Schreibweise der Brüche
. Auch
das ist ein unechter Bruch.
Gemischter Bruch
Einen unechten Bruch kann man in einen gemischten Bruch umformen. Dazu teilen wir den Zähler durch den Nenner. Den ganzzahligen Teil
schreiben wir vor den Bruch und der Rest wird der neue Zähler. Bleiben wir bei unseren zwei Torten von denen noch 15 Stück da sind,
ergibt sich
. Wir schreiben jetzt den Bruch als gemischten Bruch
.
Brüche Kürzen
Wenn sich der Zähler und der Nenner eines Bruchs durch die gleiche Zahl teilen lassen, so kann man den Bruch kürzen. Dazu teilt
man den Zähler und den Nenner durch den gemeinsamen Teiler. Der Wert des Bruchs wird dabei nicht verändert. Man erhält eine
vereinfachte Darstellung.
Denken wir wieder an die Torte mit 8 Teilen von der noch 4 Stück übrig sind, so sind noch
von der Torte übrig. Man kann sowohl 4 als auch 8 durch 2 teilen und erhält
.
Auch diesen Bruch kann man noch mal kürzen, da die 2 und 4 durch 2 teilbar sind und erhält:
. Zu dem
selben Ergebnis kommt man, wenn man den Bruch gleich mit 4 gekürzt hätte, also den Zähler (4) und den Nenner (8) durch 4 geteilt hätte.
Der Wert des Bruchs
entspricht nach dem Kürzen dem Wert
. Beide Brüche beschreiben
den gleichen Anteil der Torte.
Wenn man Ergebnisse in der Bruchrechnung angibt, so löst man unechte Brüche in gemischte Brüche auf und kürzt den echten Bruch so weit
wie möglich. Diesen Schritt führt man am Ende einer Bruchrechnung immer aus, auch wenn das in der Aufgabenstellung nicht
ausdrücklich verlangt wird.
Am Beispiel von
Tortenstücken heiß das wir teilen
,
das entspricht
. Den Bruch
kürzen wir mit 4 und erhalten
.
Zusammen mit dem ganzen Anteil lautet das Ergebnis
.
Das Kürzen des einfachen Bruchs
erscheint leicht, da man sofort sieht, daß sich der Zähler und der Nenner
durch 4 teilen lassen. Für größere Zahlen wollen wir einen Algorithmus lernen, wie man einen Bruch kürzt.
Kürzen mit Teilbarkeitsregeln
Der einfachste Weg ist die Anwendung der
Teilbarkeitsregeln. Wir prüfen die Teilbarkeit
des Zählers und des Nenners mit den Teilbarkeitsregeln, wobei wir mit der Teilbarkeit durch 2 beginnen. Wenn sich Zähler und Nenner
durch eine Zahl teilen lassen, kürzen wir den Bruch mit dieser Zahl indem wir den Zähler und den Nenner durch den gemeinsamen Teiler
dividieren. Den neuen Bruch prüfen wir erneut auf die Teilbarkeit mit der gleichen Zahl. Wenn der Bruch nicht mehr mit 2 gekürzt werden
kann, probieren wir, ob der Bruch sich durch die nächst größere
Primzahl teilen läßt.
Der Algorithmus ist beendet, wenn der Zähler oder der Nenner eine Primzahl ist
und der Nenner oder der Zähler nicht
durch den Zähler oder den Nenner teilbar ist. Für kleine Zahlen würde ich diese Vorgehensweise empfehelen.
Kürzen mit ggT
Für Brüche mit große Zahlen können wir den
größten gemeinsamen Teiler (ggT) von Zähler
und Nenner berechnen. Wenn der ggT größer als 1 ist, so teilen wir den Zähler und den Nenner durch den ggT.
Wenn der ggT 1 ist, kann der Bruch nicht gekürzt werden.