Arithmetik

Δx=∣x~−x∣δ=Δx∣x∣\Delta x = |\tilde{x} - x| \qquad \delta = \frac{\Delta x}{|x|}

Voraussetzung: x≠0x \neq 0 (für den relativen Fehler)

xx
exakter (wahrer) Wert
x~\tilde{x}
Näherungswert, z.B. ein gerundeter oder gemessener Wert
Δx\Delta x
absoluter Fehler, in derselben Einheit wie x
δ\delta
relativer Fehler, ohne Einheit, oft in Prozent angegeben

Der absolute Fehler ist der Abstand zum wahren Wert, der relative Fehler setzt ihn ins Verhältnis zum wahren Wert.

Annuität

Oberstufe
A=K0⋅qn⋅(q−1)qn−1,q=1+p100A = K_0 \cdot \frac{q^n \cdot (q - 1)}{q^n - 1}, \qquad q = 1 + \frac{p}{100}

Voraussetzung: p>0,p > 0, n≥1n \geq 1

AA
Annuität, die gleichbleibende jährliche Rate aus Zinsen und Tilgung
K0K_0
Kreditbetrag (Darlehenssumme) zu Beginn
qq
Zinsfaktor
pp
Zinssatz in Prozent pro Jahr
nn
Laufzeit in Jahren, nach der der Kredit vollständig getilgt ist

Die Annuität ist die feste Jahresrate, mit der ein Kredit K₀ samt Zinsen in n Jahren genau zurückgezahlt wird.

y2=x1⋅y1x2y_2 = \frac{x_1 \cdot y_1}{x_2}

Voraussetzung: x2≠0,x_2 \neq 0, yy antiproportional zu xx

x1,y1x_1, y_1
bekanntes Wertepaar, z.B. Anzahl Arbeiter und Arbeitstage
x2x_2
neue Anzahl, für die der Wert gesucht ist
y2y_2
gesuchter Wert zu x₂

Beim antiproportionalen Dreisatz bleibt das Produkt gleich, deshalb gilt y₂ = x₁ · y₁ / x₂.

(a+b)+c=a+(b+c)(a⋅b)⋅c=a⋅(b⋅c)(a + b) + c = a + (b + c) \qquad (a \cdot b) \cdot c = a \cdot (b \cdot c)
a,b,ca, b, c
beliebige Zahlen

Bei reiner Addition oder reiner Multiplikation darf man Klammern beliebig setzen oder weglassen.

Barwert

Mittelstufe
K0=Kn(1+p100)nK_0 = \frac{K_n}{\left(1 + \frac{p}{100}\right)^n}

Voraussetzung: p>−100,p > -100, n≥0n \geq 0

K0K_0
Barwert, der heutige Wert einer späteren Zahlung
KnK_n
Betrag, der nach n Jahren gezahlt wird
pp
Zinssatz in Prozent pro Jahr
nn
Anzahl der Jahre bis zur Zahlung

Der Barwert ist der heutige Wert einer späteren Zahlung; man zinst sie mit dem Zinseszins zurück.

ab=a:b\frac{a}{b} = a : b

Voraussetzung: b≠0b \neq 0

aa
Zähler des Bruchs
bb
Nenner des Bruchs

Ein Bruch wird zur Dezimalzahl, indem man den Zähler durch den Nenner teilt; manchmal entsteht eine Periode.

ab±cd=a⋅d±b⋅cb⋅d\frac{a}{b} \pm \frac{c}{d} = \frac{a \cdot d \pm b \cdot c}{b \cdot d}

Voraussetzung: b≠0,b \neq 0, d≠0d \neq 0

a,ca, c
Zähler der beiden Brüche
b,db, d
Nenner der beiden Brüche, nicht null

Brüche werden addiert oder subtrahiert, indem man sie auf einen gemeinsamen Nenner bringt und die Zähler verrechnet.

ab:cd=ab⋅dc=a⋅db⋅c\frac{a}{b} : \frac{c}{d} = \frac{a}{b} \cdot \frac{d}{c} = \frac{a \cdot d}{b \cdot c}

Voraussetzung: b≠0,b \neq 0, c≠0,c \neq 0, d≠0d \neq 0

a,ca, c
Zähler der beiden Brüche (c nicht null)
b,db, d
Nenner der beiden Brüche, nicht null

Man dividiert durch einen Bruch, indem man mit seinem Kehrwert multipliziert.

ab=a⋅kb⋅k\frac{a}{b} = \frac{a \cdot k}{b \cdot k}

Voraussetzung: b≠0,b \neq 0, k≠0k \neq 0

aa
Zähler
bb
Nenner, nicht null
kk
Zahl, mit der erweitert oder durch die gekürzt wird, nicht null

Multipliziert oder dividiert man Zähler und Nenner mit derselben Zahl, ändert sich der Wert des Bruchs nicht.

ab⋅cd=a⋅cb⋅d\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d} = \frac{a \cdot c}{b \cdot d}

Voraussetzung: b≠0,b \neq 0, d≠0d \neq 0

a,ca, c
Zähler der beiden Brüche
b,db, d
Nenner der beiden Brüche, nicht null

Zwei Brüche werden multipliziert, indem man Zähler mal Zähler und Nenner mal Nenner rechnet.

B=N⋅(1+p100)B = N \cdot \left(1 + \frac{p}{100}\right)

Voraussetzung: p≥0p \geq 0

BB
Bruttopreis, der Preis inklusive Mehrwertsteuer
NN
Nettopreis, der Preis ohne Mehrwertsteuer
pp
Mehrwertsteuersatz in Prozent (in Deutschland regulär 19, ermäßigt 7)

Der Bruttopreis ist der Nettopreis plus Mehrwertsteuer, bei 19 % also das 1,19-Fache des Nettopreises.

Dreisatz

Unterstufe
y2=y1x1⋅x2y_2 = \frac{y_1}{x_1} \cdot x_2

Voraussetzung: x1≠0,x_1 \neq 0, yy proportional zu xx

x1,y1x_1, y_1
bekanntes Wertepaar, z.B. Menge und Preis
x2x_2
neue Menge, für die der Wert gesucht ist
y2y_2
gesuchter Wert zu x₂

Beim proportionalen Dreisatz schließt man vom bekannten Wertepaar auf eine Einheit und dann auf die gesuchte Menge.

vˉ=sgesamttgesamt\bar{v} = \frac{s_{\text{gesamt}}}{t_{\text{gesamt}}}

Voraussetzung: tgesamt>0t_{\text{gesamt}} > 0

vˉ\bar{v}
Durchschnittsgeschwindigkeit, z.B. in km/h
sgesamts_{\text{gesamt}}
gesamte zurückgelegte Strecke
tgesamtt_{\text{gesamt}}
gesamte benötigte Zeit, einschließlich Pausen

Die Durchschnittsgeschwindigkeit ist die gesamte Strecke geteilt durch die gesamte Zeit.

peff=((1+p100⋅m)m−1)⋅100p_{\text{eff}} = \left( \left(1 + \frac{p}{100 \cdot m}\right)^m - 1 \right) \cdot 100

Voraussetzung: m∈N,m \in \mathbb{N}, m≥1,m \geq 1, p>−100mp > -100 m

peffp_{\text{eff}}
effektiver Jahreszins in Prozent
pp
nominaler Jahreszins in Prozent
mm
Anzahl der Zinsgutschriften pro Jahr, z.B. 12 bei monatlicher Verzinsung

Werden Zinsen mehrmals im Jahr gutgeschrieben, wächst das Kapital stärker; der effektive Jahreszins rechnet das auf ein Jahr um.

nab=n+ab=n⋅b+abn\tfrac{a}{b} = n + \frac{a}{b} = \frac{n \cdot b + a}{b}

Voraussetzung: n,a,b∈N,n, a, b \in \mathbb{N}, 0<a<b0 < a < b

nn
Ganzzahliger Anteil
aa
Zähler des Bruchanteils
bb
Nenner des Bruchanteils

Eine gemischte Zahl wird zum Bruch, indem man die ganze Zahl mal Nenner rechnet und den Zähler addiert.

Grundwert

Unterstufe
G=W⋅100pG = \frac{W \cdot 100}{p}

Voraussetzung: p≠0p \neq 0

GG
Grundwert, das Ganze (entspricht 100 %)
WW
Prozentwert, der bekannte Anteil
pp
Prozentsatz als Zahl, z.B. p = 60 bei 60 %

Kennt man einen Anteil und seinen Prozentsatz, berechnet man das Ganze mit G = W · 100 / p.

Jahreszinsen

Mittelstufe
Z=K⋅p100Z = K \cdot \frac{p}{100}
ZZ
Zinsen für ein Jahr
KK
Kapital, der angelegte oder geliehene Betrag
pp
Zinssatz in Prozent pro Jahr

Die Zinsen für ein Jahr sind der Anteil p % des Kapitals, also Z = K · p / 100.

a+b=b+aa⋅b=b⋅aa + b = b + a \qquad a \cdot b = b \cdot a
a,ba, b
beliebige Zahlen

Beim Addieren und beim Multiplizieren darf man die Reihenfolge der Zahlen vertauschen.

Maßstab

Unterstufe
w=k⋅Mw = k \cdot M

Voraussetzung: Maßstab 1:M,1 : M, M>0M > 0

ww
Länge in der Wirklichkeit
kk
Länge auf der Karte oder Zeichnung (gleiche Einheit wie w)
MM
Maßstabszahl aus dem Maßstab 1 : M

Bei einem Maßstab 1 : M ist jede Länge in der Wirklichkeit M-mal so groß wie auf der Karte.

cM=m1c1+m2c2m1+m2c_M = \frac{m_1 c_1 + m_2 c_2}{m_1 + m_2}

Voraussetzung: m1,m2≥0,m_1, m_2 \geq 0, m1+m2>0m_1 + m_2 > 0

m1,m2m_1, m_2
Mengen der beiden Sorten (z.B. in g, ml oder kg)
c1,c2c_1, c_2
Gehalt (Konzentration in %) oder Preis pro Mengeneinheit der beiden Sorten
cMc_M
Gehalt oder Preis pro Mengeneinheit der Mischung

Der Gehalt einer Mischung ist der nach den Mengen gewichtete Mittelwert der Gehalte der einzelnen Sorten.

n=p1k1⋅p2k2⋅…⋅prkrn = p_1^{k_1} \cdot p_2^{k_2} \cdot \ldots \cdot p_r^{k_r}

Voraussetzung: n∈N,n \in \mathbb{N}, n≥2n \geq 2

nn
die zu zerlegende natürliche Zahl
p1,…,prp_1, \ldots, p_r
verschiedene Primzahlen, der Größe nach geordnet
k1,…,krk_1, \ldots, k_r
Exponenten, wie oft jeder Primfaktor vorkommt (mindestens 1)

Jede natürliche Zahl ab 2 lässt sich auf genau eine Weise als Produkt von Primzahlen schreiben.

Promille

Mittelstufe
W=G⋅p1000W = G \cdot \frac{p}{1000}
WW
Promillewert, der Anteil
GG
Grundwert, das Ganze (entspricht 1000 ‰)
pp
Promillesatz als Zahl, z.B. p = 35 bei 35 ‰

Promille bedeutet Tausendstel; der Promillewert ist der Grundwert mal p durch 1000.

Prozentsatz

Unterstufe
p=WG⋅100p = \frac{W}{G} \cdot 100

Voraussetzung: G≠0G \neq 0

pp
Prozentsatz als Zahl, das Ergebnis in Prozent
WW
Prozentwert, der Anteil
GG
Grundwert, das Ganze (entspricht 100 %)

Wie viel Prozent ein Anteil vom Ganzen ist, berechnet man mit p = W / G · 100.

p=xneu−xaltxalt⋅100p = \frac{x_{\text{neu}} - x_{\text{alt}}}{x_{\text{alt}}} \cdot 100

Voraussetzung: xalt>0x_{\text{alt}} > 0

pp
Veränderung in Prozent (positiv bei Zunahme, negativ bei Abnahme)
xaltx_{\text{alt}}
Ausgangswert, auf den sich die Veränderung bezieht
xneux_{\text{neu}}
Wert nach der Veränderung

Die prozentuale Veränderung setzt den Unterschied zwischen neuem und altem Wert ins Verhältnis zum alten Wert.

Prozentwert

Unterstufe
W=G⋅p100W = G \cdot \frac{p}{100}
WW
Prozentwert, der Anteil
GG
Grundwert, das Ganze (entspricht 100 %)
pp
Prozentsatz als Zahl, z.B. p = 15 bei 15 %

Der Prozentwert ist der Anteil am Grundwert, der zu einem bestimmten Prozentsatz gehört.

Kneu=K⋅(1−p100)K_{\text{neu}} = K \cdot \left(1 - \frac{p}{100}\right)

Voraussetzung: 0≤p≤1000 \leq p \leq 100

KK
Preis vor dem Nachlass
pp
Rabatt- oder Skontosatz in Prozent, z.B. p = 15 bei 15 %
KneuK_{\text{neu}}
Preis nach dem Nachlass

Ein Nachlass von p % senkt den Preis auf das (1 − p/100)-Fache; mehrere Nachlässe werden nacheinander berechnet.

Rentenbarwert

Oberstufe
R0=r⋅qn−1qn⋅(q−1),q=1+p100R_0 = r \cdot \frac{q^n - 1}{q^n \cdot (q - 1)}, \qquad q = 1 + \frac{p}{100}

Voraussetzung: p>0,p > 0, n≥1,n \geq 1, Zahlung jeweils am Ende des Jahres

R0R_0
Rentenbarwert, das heute nötige Kapital
rr
Rate, der Betrag, der jedes Jahr ausgezahlt wird
qq
Zinsfaktor
pp
Zinssatz in Prozent pro Jahr
nn
Anzahl der Jahre und damit der Raten

Der Rentenbarwert ist das Kapital, das heute nötig ist, um n Jahre lang jeweils am Jahresende den Betrag r auszuzahlen.

Rentenendwert

Oberstufe
Rn=r⋅qn−1q−1,q=1+p100R_n = r \cdot \frac{q^n - 1}{q - 1}, \qquad q = 1 + \frac{p}{100}

Voraussetzung: p>0,p > 0, n≥1,n \geq 1, Einzahlung jeweils am Ende des Jahres

RnR_n
Rentenendwert, das angesparte Kapital nach n Jahren
rr
Rate, der Betrag, der jedes Jahr eingezahlt wird
qq
Zinsfaktor
pp
Zinssatz in Prozent pro Jahr
nn
Anzahl der Jahre und damit der Raten

Zahlt man n Jahre lang jeweils am Jahresende r ein, wächst das Guthaben mit Zinseszins auf r · (qⁿ − 1)/(q − 1).

K(t)=K0⋅ert=lim⁡m→∞K0⋅(1+rm)mtK(t) = K_0 \cdot e^{r t} = \lim_{m \to \infty} K_0 \cdot \left(1 + \frac{r}{m}\right)^{m t}

Voraussetzung: r∈R,r \in \mathbb{R}, t≥0t \geq 0

K(t)K(t)
Kapital zum Zeitpunkt t
K0K_0
Anfangskapital
rr
nominaler Zinssatz pro Jahr als Dezimalzahl, z.B. 0,05 für 5 %
tt
Zeit in Jahren, auch nicht ganzzahlig
mm
Anzahl der Zinsgutschriften pro Jahr
ee
Eulersche Zahl, etwa 2,718

Bei stetiger Verzinsung wächst ein Kapital wie K₀ · e^(rt), der Grenzfall unendlich häufiger Zinsgutschrift.

Tageszinsen

Mittelstufe
Z=K⋅p100⋅t360Z = K \cdot \frac{p}{100} \cdot \frac{t}{360}

Voraussetzung: t≥0t \geq 0

ZZ
Zinsen für t Tage
KK
Kapital
pp
Zinssatz in Prozent pro Jahr
tt
Anzahl der Zinstage (ein Monat = 30 Tage, ein Jahr = 360 Tage)

Für einen Teil des Jahres erhält man den Anteil t/360 der Jahreszinsen, wobei t die Zahl der Zinstage ist.

3∣n  ⟺  3∣Q(n)9∣n  ⟺  9∣Q(n)3 \mid n \iff 3 \mid Q(n) \qquad 9 \mid n \iff 9 \mid Q(n)

Voraussetzung: n∈Nn \in \mathbb{N}

nn
natürliche Zahl, die geprüft wird
Q(n)Q(n)
Quersumme von n, die Summe aller Ziffern
∣\mid
„teilt", also „ist ohne Rest ein Teiler von"

Mit Teilbarkeitsregeln erkennt man an Endziffern oder an der Quersumme, ob eine Zahl ohne Rest teilbar ist.

Zk=Sk−1⋅p100,Tk=A−Zk,Sk=Sk−1−TkZ_k = S_{k-1} \cdot \frac{p}{100}, \quad T_k = A - Z_k, \quad S_k = S_{k-1} - T_k

Voraussetzung: k=1,…,k = 1, \ldots, n,S0=K0n, S_0 = K_0

kk
Nummer des Jahres
K0K_0
Kreditbetrag (Darlehenssumme) zu Beginn
SkS_k
Restschuld am Ende von Jahr k, S₀ ist der Kreditbetrag
ZkZ_k
Zinsen im Jahr k
TkT_k
Tilgung im Jahr k, der Teil der Rate, der die Schuld senkt
AA
Annuität, die gleichbleibende Jahresrate
pp
Zinssatz in Prozent pro Jahr

Im Tilgungsplan teilt man jede Rate in Zinsen auf die Restschuld und Tilgung auf und rechnet die neue Restschuld aus.

Gneu=G⋅(1±p100)G_{\text{neu}} = G \cdot \left(1 \pm \frac{p}{100}\right)

Voraussetzung: p≥0p \geq 0

GneuG_{\text{neu}}
vermehrter oder verminderter Grundwert, der Wert nach der Änderung
GG
ursprünglicher Grundwert
pp
Prozentsatz der Zunahme (+) oder Abnahme (−) als Zahl

Ein Wert, der um p % steigt oder sinkt, wird mit dem Änderungsfaktor 1 ± p/100 multipliziert.

x=a⋅10nx = a \cdot 10^n

Voraussetzung: 1≤∣a∣<10,1 \leq |a| < 10, n∈Zn \in \mathbb{Z}

xx
die darzustellende Zahl (nicht null)
aa
Mantisse, eine Zahl mit genau einer von null verschiedenen Stelle vor dem Komma
nn
ganzzahliger Exponent der Zehnerpotenz

Sehr große und sehr kleine Zahlen schreibt man als Zahl zwischen 1 und 10 mal einer Zehnerpotenz.

ggT⁡(a,b)⋅kgV⁡(a,b)=a⋅b\operatorname{ggT}(a, b) \cdot \operatorname{kgV}(a, b) = a \cdot b

Voraussetzung: a,b∈N,a, b \in \mathbb{N}, a,b≥1a, b \geq 1

a,ba, b
natürliche Zahlen ab 1
ggT⁡(a,b)\operatorname{ggT}(a, b)
größter gemeinsamer Teiler von a und b
kgV⁡(a,b)\operatorname{kgV}(a, b)
kleinstes gemeinsames Vielfaches von a und b

Der größte gemeinsame Teiler mal das kleinste gemeinsame Vielfache zweier Zahlen ergibt das Produkt der beiden Zahlen.