Füllen Sie von den drei Feldern Basis a, Exponent n und Ergebnis y nur die zwei aus, die Sie kennen. Der dritte Wert wird automatisch berechnet (für „a hoch n“ geben Sie Basis und Exponent ein). Die Formel darunter ist mit den Feldern verbunden – Sie können Basis, Exponent oder Ergebnis auch direkt darin ändern.
Geben Sie nur Zahlen ein. Der Exponent darf negativ (-3) oder eine Dezimalzahl (0,5) sein. Als Basis ist auch „e“ für die eulersche Zahl möglich. Wenn alle drei Felder ausgefüllt sind, erscheint eine Fehlermeldung.
Ergebnis
Geben Sie links Basis und Exponent ein (oder die zwei Werte, die Sie kennen) und klicken Sie auf „Berechnen“. Das Ergebnis erscheint dann hier.
Geben Sie die Basis \(a\) und den Exponenten \(n\) ein – die Potenz \(a^n\) („\(a\) hoch \(n\)“) steht sofort da
Auch negative Exponenten (\(2^{-3}\)), Dezimalzahlen als Exponenten (\(4^{0{,}5}\)) und negative Basen (\((-2)^5\)) sind möglich. Für die eulersche Zahl als Basis tippen Sie einfach „e“
Es geht auch rückwärts: „2 hoch wie viel ergibt 1024?“ (Exponent gesucht) oder „Welche Zahl hoch 3 ergibt 125?“ (Basis gesucht)
Auch große Ergebnisse wie \(2^{60} = 1152921504606846976\) werden mit allen Stellen angezeigt, ohne Rundung
Außerdem auf dieser Seite: eine leicht verständliche Erklärung der Formeln und Formeln zum Kopieren für Excel, Google Tabellen und Python
Von den drei Werten Basis, Exponent und Ergebnis geben Sie die zwei ein, die Sie kennen – der dritte wird berechnet. Eine negative Zahl hoch eine Dezimalzahl (z. B. (-4) hoch 0,5) lässt sich nicht berechnen, weil das Ergebnis keine reelle Zahl ist.
Wofür braucht man diese Berechnung?
Sehen, wie schnell Geld mit Zinseszins wächst (Sparen, Geldanlage, Kredite)
Bei 3 % Zinsen im Jahr wächst Ihr Geld in 10 Jahren auf das \(1{,}03^{10} \approx 1{,}344\)-Fache (rund das 1,34-Fache). Beim Zinseszins bringen auch die Zinsen wieder Zinsen – das ist genau eine Potenz: derselbe Wachstumsfaktor immer wieder multipliziert. Nach derselben Formel wachsen auch Schulden aus einem Kredit oder einem Dispo. Diese Potenz begegnet Ihnen im Alltag am häufigsten – und mit ihr planen Sie Ihre Finanzen mit Zahlen statt nach Gefühl.
Abschätzen, wie schnell sich Bakterien vermehren (Lebensmittelhygiene)
Manche Bakterien teilen sich unter guten Bedingungen etwa alle 20 Minuten. In 3 Stunden sind das 9 Teilungen – aus 1 Bakterium werden \(2^{9} = 512\) (ein grober Richtwert bei idealer Nahrung und Temperatur). Dieses explosionsartige Wachstum einer Potenz ist der Grund, warum Lebensmittel nicht lange bei Zimmertemperatur stehen sollten.
Berechnen, wie Medikamente und radioaktive Stoffe abnehmen (Medizin und Strahlenschutz)
Die Menge eines Medikaments im Körper halbiert sich mit jeder Halbwertszeit. Nach 5 Halbwertszeiten sind noch \(0{,}5^{5} = 0{,}03125\) (rund 3 %) übrig (in Wirklichkeit hängt der Abbau auch von der Person und ihrem Zustand ab). Der Zerfall radioaktiver Stoffe folgt genau derselben Formel. Darauf beruhen in Medizin und Katastrophenschutz die Schätzungen, wie viel noch übrig ist.
Computer und Datenmengen (Zweierpotenzen)
Computer arbeiten mit Kombinationen aus zwei Zuständen, 0 und 1 (Bits) – deshalb tauchen Zweierpotenzen überall auf. 1 KB waren traditionell \(2^{10} = 1024\) Byte (nach SI-Norm sind es 1.000 Byte), mit 32 Bit lassen sich \(2^{32} = 4294967296\) (rund 4,3 Milliarden) Muster darstellen, und ein Farbbild in Echtfarben hat \(2^{24}\) (rund 16,78 Millionen) Farben. Programmierer und Spieleentwickler arbeiten täglich mit diesen Potenzen.
Den Unterschied von einer Magnitude bei Erdbeben richtig einschätzen
Ein Erdbeben mit einer um 1 höheren Magnitude setzt \(10^{1{,}5} \approx 31{,}6\)-mal (rund 32-mal) so viel Energie frei, bei 2 Stufen mehr sind es \(10^{3} = 1000\)-mal so viel. Mit Potenzen versteht man, warum ein Beben der Stärke 8 so viel verheerender ist als eines der Stärke 7, obwohl die Zahlen nur um 1 auseinanderliegen. So lesen Sie Nachrichten über Erdbeben richtig.
Der Exponent (die Hochzahl) gibt an, wie oft die Basis als Faktor vorkommt, und steht klein rechts oben. Merken Sie sich dazu zwei Festlegungen: \(a^1 = a\) (die Zahl einmal genommen bleibt, wie sie ist) und \(a^0 = 1\) (jede Zahl außer 0 hoch 0 ist 1). Damit ergeben sich negative und gebrochene Exponenten in den nächsten Formeln ganz natürlich.
Negativer Exponent (\(a\) hoch \(-n\))
Mathematische Schreibweise(die übliche Formel)
\(a^{-n}\)
\(=\)
\(1\)
\(\div\)
\(a^{n}\)
In Worten(Symbole durch Wörter ersetzt)
③\(a^{-n}\): a hoch −n
\(=\)
①\(1\): die Eins als Ausgangswert
\(\div\)
②\(a^n\): Potenz
Die Formel in Worten
①Teilt man die\(1\): die Eins als Ausgangswert
②durch die\(a^n\): Potenz(\(n\)-mal \(a\) als Faktor),
③erhält man\(a^{-n}\): a hoch −n(den Kehrwert der Potenz).
Einfaches Beispiel
2 hoch −3 ist
2 hoch −3 \(2^{-3}\)
\(=\)
\(1\): die Eins als Ausgangswert
\(\div\)
2 hoch 3 (8)
\(2^{-3} = 1 \div 2^{3} = 1 \div 8 = 0{,}125\)
Der Grundgedanke
Ein negativer Exponent steht für „teilen“, das Gegenteil von „multiplizieren“. Er ist so festgelegt, dass \(a^{n} \times a^{-n} = a^{n-n} = a^{0} = 1\) gilt – eine natürliche Erweiterung, die zu den Potenzgesetzen (Formel 4) passt.
Brüche und Dezimalzahlen als Exponent (\(a\) hoch \(\frac{1}{n}\))
Mathematische Schreibweise(die übliche Formel)
\(a^{1/n}\)
\(=\)
\(\sqrt[n]{a}\)
In Worten(Symbole durch Wörter ersetzt)
②\(a^{1/n}\): a hoch 1/n
\(=\)
①\(\sqrt[n]{a}\): n-te Wurzel aus a
Die Formel in Worten
①Die\(\sqrt[n]{a}\): n-te Wurzel aus aist „die Zahl, die hoch \(n\) genommen \(a\) ergibt“. Mit einem Exponenten geschrieben ist das
②\(a^{1/n}\): a hoch 1/n(ein Bruch oder eine Dezimalzahl als Exponent bedeutet eine Wurzel).
Einfaches Beispiel
4 hoch 0,5 (wegen \(0{,}5 = \frac{1}{2}\) ist das die Quadratwurzel) ist
4 hoch 0,5 \(4^{0{,}5}\)
\(=\)
Quadratwurzel aus 4 \(\sqrt{4}\)
\(4^{0{,}5} = 4^{\frac{1}{2}} = \sqrt{4} = 2\)
Der Grundgedanke
Am Taschenrechner und auf dieser Seite geben Sie einen Bruch als Exponenten als Dezimalzahl ein (0,5 für \(\frac{1}{2}\)). Eine negative Zahl hoch einen Bruch oder eine Dezimalzahl lässt sich nicht berechnen, weil das Ergebnis keine reelle Zahl ist (z. B. wäre \((-4)^{0{,}5}\) „eine Zahl, deren Quadrat \(-4\) ist“ – die gibt es in den reellen Zahlen nicht).
„Dreimal die 2 als Faktor“ mal „viermal die 2 als Faktor“ ergibt insgesamt siebenmal die 2 als Faktor – genau das sagt das Potenzgesetz. Ebenso werden beim Dividieren die Exponenten subtrahiert, \(a^{n} \div a^{m} = a^{n-m}\), und beim Potenzieren einer Potenz multipliziert, \((a^{n})^{m} = a^{nm}\).
Exponent berechnen (hoch wie viel? – Logarithmus)
Mathematische Schreibweise(die übliche Formel)
\(n\)
\(=\)
\(\ln y\)
\(\div\)
\(\ln a\)
In Worten(Symbole durch Wörter ersetzt)
③\(n\): Exponent
\(=\)
①\(\ln y\): natürlicher Logarithmus des Ergebnisses
\(\div\)
②\(\ln a\): natürlicher Logarithmus der Basis
Die Formel in Worten
①Teilt man den\(\ln y\): natürlicher Logarithmus des Ergebnisses
②durch den\(\ln a\): natürlicher Logarithmus der Basis,
③erhält man den\(n\): Exponent(die Zahl, mit der man \(a\) potenzieren muss, um \(y\) zu erhalten).
Einfaches Beispiel
2 hoch wie viel ergibt 1024 (das \(n\) in \(2^{n} = 1024\))?
\(n\): Exponent
\(=\)
natürlicher Logarithmus von 1024 (etwa 6,931)
\(\div\)
natürlicher Logarithmus von 2 (etwa 0,693)
Die Rechnung „hoch wie viel?“ heißt Logarithmus (log). Direkt geschrieben ist das \(\log_2 1024\) (der Logarithmus zur Basis 2). Die meisten Taschenrechner haben aber nur eine Taste log (Zehnerlogarithmus, in der Schule auch lg) und eine Taste ln (natürlicher Logarithmus). Deshalb rechnet man „Logarithmus des Ergebnisses durch Logarithmus der Basis“ (Basiswechsel). Ob Sie log oder ln nehmen, ist egal – Hauptsache, Zähler und Nenner verwenden denselben.
„Die Zahl, die hoch \(n\) genau \(y\) ergibt“ (die \(n\)-te Wurzel aus \(y\)) ist genau der gebrochene Exponent aus Formel 3. Ist das Ergebnis \(y\) negativ, gibt es nur bei ungeradem Exponenten eine Lösung (z. B. ist \((-2)^5 = -32\), die Zahl hoch 5 mit Ergebnis \(-32\) ist also \(-2\)). Eine gerade Potenz ist nie negativ – dann gibt es keine Lösung.
Eine Potenz heißt „dieselbe Zahl (die Basis) so oft mit sich selbst multiplizieren, wie der Exponent angibt“. Ein negativer Exponent ergibt den Kehrwert, ein Bruch oder eine Dezimalzahl als Exponent eine Wurzel. Für die Rückrechnung gilt – Exponent gesucht → Logarithmus, Basis gesucht → Wurzel (hoch 1/n).
Symbole und Begriffe
Symbole
\(a\)
a (die Basis)
Die Zahl, die mit sich selbst multipliziert wird (die Basis). Beispiel – bei 2 hoch 5 ist es die 2.
\(n\)
n (der Exponent)
Wie oft multipliziert wird (der Exponent). Er steht klein rechts oben an der Zahl. Beispiel – bei 2 hoch 5 ist es die 5.
Die Zahl, die hoch \(n\) genommen \(a\) ergibt (eine Wurzel). Mit Exponent geschrieben dasselbe wie \(a^{1/n}\).
\(\ln y\)
Logarithmus naturalis von y (ln y)
Der Logarithmus zur Basis \(e\) (eulersche Zahl). Er gibt an, „\(e\) hoch wie viel ergibt \(y\)“, und dient dazu, einen Exponenten zu berechnen.
\(e\)
e (eulersche Zahl)
Eine besondere Konstante, etwa 2,71828. Sie beschreibt stetiges Wachstum (den Grenzwert der Zinseszinsen) und kommt in der Analysis und Statistik überall vor. In diesem Rechner können Sie „e“ als Basis eingeben.
Begriffe
Potenz (Potenzieren)
Ein Produkt aus lauter gleichen Faktoren, etwa \(2^3 = 2 \times 2 \times 2\). Die Rechenart heißt Potenzieren, das Ergebnis Potenz. „2 hoch 3“ und „die dritte Potenz von 2“ bedeuten dasselbe.
Basis
Die Zahl, die bei einer Potenz mit sich selbst multipliziert wird – das \(a\) in \(a^n\).
Exponent (Hochzahl)
Die kleine Zahl rechts oben, die angibt, wie oft multipliziert wird – das \(n\) in \(a^n\). Ihre Bedeutung ist auch auf 0, negative Zahlen und Brüche erweitert.
Potenzgesetze (Potenzgesetz, Potenzregeln)
Die Rechenregeln für Potenzen, etwa \(a^n \times a^m = a^{n+m}\) (beim Multiplizieren die Exponenten addieren). Dass hoch 0 die 1 ergibt und ein negativer Exponent den Kehrwert, ist so festgelegt, dass es zu diesen Gesetzen passt.
Wurzel (n-te Wurzel)
Eine Zahl, die hoch \(n\) genommen wieder die Ausgangszahl ergibt. Quadratwurzel und Kubikwurzel sind Beispiele. Sie ist dasselbe wie ein gebrochener Exponent (hoch \(1/n\)).
Kehrwert
1 geteilt durch die Zahl (die Zahl, mit der man multiplizieren muss, um 1 zu erhalten). Der Kehrwert von 2 ist 1/2. Ein negativer Exponent ergibt den Kehrwert der Potenz.
Logarithmus (log)
Die Zahl, die angibt, „mit welcher Hochzahl man die Basis potenzieren muss, um die gesuchte Zahl zu erhalten“. Mit ihm berechnet man den Exponenten einer Potenz zurück.
eulersche Zahl
Die besondere Konstante \(e = 2{,}71828\ldots\). Sie ist die Basis des natürlichen Logarithmus und taucht überall auf, wo es um stetiges Wachstum geht, etwa beim Grenzwert einer stetigen Verzinsung.
Das sollten Sie vorher wissen
Damit Sie die Berechnung auf dieser Seite nicht nur per Knopfdruck, sondern mit echtem Verständnis nutzen, ist hier zusammengestellt, was Sie vorher wissen sollten.
Multiplizieren (Klasse 2–3, 7–9 Jahre)
Dieselbe Zahl mehrmals hintereinander multiplizieren können
Dezimalzahlen und Brüche (Klasse 5–6, 10–12 Jahre)
Dezimalzahlen multiplizieren können, etwa \(0{,}5 \times 0{,}5\)
Zwischen Bruch und Dezimalzahl wechseln können, etwa \(\frac{1}{2}\) und 0,5
Was Potenzen bedeuten (Klasse 5–6, 10–12 Jahre)
Wissen, dass die kleine Zahl rechts oben (der Exponent) angibt, wie oft multipliziert wird, wie in \(2^3 = 2 \times 2 \times 2\)
Wissen, dass eine negative Zahl hoch eine gerade Zahl positiv und hoch eine ungerade Zahl negativ ist (\((-2)^4 = 16\), \((-2)^5 = -32\))
Quadratwurzeln (Klasse 8–9, 13–15 Jahre)
Die Zahl finden können, deren Quadrat die Ausgangszahl ist, etwa \(\sqrt{4} = 2\)
Potenzgesetze und erweiterte Exponenten (Klasse 9–10, 14–16 Jahre)
Wissen, dass hoch 0 die 1 ergibt, ein negativer Exponent den Kehrwert und ein gebrochener Exponent eine Wurzel
Produkte von Potenzen mit dem Potenzgesetz \(a^n \times a^m = a^{n+m}\) vereinfachen können
Logarithmen (Klasse 10, 15–16 Jahre)
Wissen, dass der Logarithmus (log) angibt, mit welcher Hochzahl man die Basis potenzieren muss, um die gesuchte Zahl zu erhalten (damit berechnet man den Exponenten)
So berechnen Sie es in Excel
Kopieren Sie die ganze Tabelle und fügen Sie sie in Zelle A1 von Excel ein – dann funktioniert sie direkt.
Tabelle für eine Potenz (a hoch n)
Basis a
2
Exponent n
5
Potenz a^n
=B1^B2
Tabelle für einen negativen Exponenten
Basis a
2
Exponent n (wird als −n verwendet)
3
a hoch −n: a^(-n)
=B1^(-B2)
Gleicher Wert über den Kehrwert 1/a^n
=1/B1^B2
Tabelle für einen gebrochenen Exponenten (Wurzel)
Basis a
4
Exponent (als Dezimalzahl)
0,5
a^0,5 (wie die Quadratwurzel)
=B1^B2
Probe mit WURZEL
=WURZEL(B1)
Tabelle zum Prüfen des Potenzgesetzes (beim Multiplizieren Exponenten addieren)
Basis a
2
Exponent n
3
Exponent m
4
a^n × a^m
=B1^B2*B1^B3
a^(n+m) (gleicher Wert)
=B1^(B2+B3)
Tabelle zum Berechnen des Exponenten (hoch wie viel?)
Basis a
2
Ergebnis y
1024
Exponent n (a hoch wie viel ergibt y)
=LOG(B2;B1)
Tabelle zum Berechnen der Basis (die Zahl, die hoch n genau y ergibt)
Exponent n
3
Ergebnis y
125
Basis a (y hoch 1/n)
=B2^(1/B1)
Nach dem Einfügen stehen in Spalte A die Bezeichnungen und in Spalte B die Zahlen. Die oberen Zeilen sind Ihre Eingaben, die Formeln in den letzten Zeilen rechnen damit automatisch. „^“ ist das Zeichen für das Potenzieren: „=B1^B2“ bedeutet „den Wert in B1 hoch den Wert in B2“. Für den Exponenten nehmen Sie die Funktion LOG (=LOG(Zahl;Basis)). In der ersten Tabelle steht in B3 zum Beispiel 32, in der fünften 10. Ersetzen Sie einfach die Eingaben durch Ihre eigenen Werte.
So berechnen Sie es in Google Tabellen
Kopieren Sie die ganze Tabelle und fügen Sie sie in Zelle A1 von Google Tabellen ein – dann funktioniert sie direkt.
Tabelle für eine Potenz (a hoch n)
Basis a
2
Exponent n
5
Potenz a^n
=B1^B2
Tabelle für einen negativen Exponenten
Basis a
2
Exponent n (wird als −n verwendet)
3
a hoch −n: a^(-n)
=B1^(-B2)
Gleicher Wert über den Kehrwert 1/a^n
=1/B1^B2
Tabelle für einen gebrochenen Exponenten (Wurzel)
Basis a
4
Exponent (als Dezimalzahl)
0,5
a^0,5 (wie die Quadratwurzel)
=B1^B2
Probe mit WURZEL
=WURZEL(B1)
Tabelle zum Prüfen des Potenzgesetzes (beim Multiplizieren Exponenten addieren)
Basis a
2
Exponent n
3
Exponent m
4
a^n × a^m
=B1^B2*B1^B3
a^(n+m) (gleicher Wert)
=B1^(B2+B3)
Tabelle zum Berechnen des Exponenten (hoch wie viel?)
Basis a
2
Ergebnis y
1024
Exponent n (a hoch wie viel ergibt y)
=LOG(B2;B1)
Tabelle zum Berechnen der Basis (die Zahl, die hoch n genau y ergibt)
Exponent n
3
Ergebnis y
125
Basis a (y hoch 1/n)
=B2^(1/B1)
Dieselben Formeln wie in Excel (der Operator ^ und die Funktionen LOG und WURZEL) funktionieren unverändert. Kopieren Sie die ganze Tabelle, fügen Sie sie in Zelle A1 ein und ersetzen Sie die Eingaben durch Ihre eigenen Werte.
So berechnen Sie es in Python
base = 2 # Basis (die Zahl, die multipliziert wird)
exponent = 5 # Exponent (wie oft multipliziert wird)
power = base ** exponent # Potenz (Basis hoch Exponent)
print(f"{base} hoch {exponent}: {power}")
# --- Für die Rückrechnung (Logarithmus und Wurzel) das Modul math verwenden ---
import math
n = math.log(1024, 2) # Exponent gesucht: 2 hoch wie viel ergibt 1024
a = 125 ** (1 / 3) # Basis gesucht: die Zahl, die hoch 3 genau 125 ergibt (Kubikwurzel)
print(f"2 hoch wie viel ergibt 1024: {n}")
print(f"Die Zahl, die hoch 3 genau 125 ergibt: {round(a, 10)}")
Läuft nur mit der Standardbibliothek. „**“ ist das Zeichen für das Potenzieren. Negative Exponenten (2 ** -3) und Dezimalzahlen als Exponent (4 hoch 0,5 – in Python mit Punkt als Dezimaltrennzeichen) lassen sich direkt schreiben. Beim Berechnen der Basis kann ein winziger Rundungsfehler entstehen (4,999 … statt 5), deshalb wird mit round gerundet.
So schreiben Sie die Formel in LaTeX und anderen Formelsprachen (zum Kopieren)
Sie sind ein Rechenassistent für Potenzen. Führen Sie die folgenden Berechnungen aus, indem Sie tatsächlich Python-Code ausführen, und stützen Sie Ihre Antwort ausschließlich auf die Zahlen aus dem Ausführungsergebnis (nicht im Kopf rechnen und nicht schätzen).
1. Berechnen Sie 2 hoch 5.
2. Berechnen Sie, mit welcher Hochzahl man 2 potenzieren muss, um 1024 zu erhalten (den Exponenten).
3. Berechnen Sie die Zahl, die hoch 3 genau 125 ergibt (die Basis).
Geben Sie zu jeder Aufgabe die verwendete Formel und die Zahlen aus dem Ausführungsergebnis an.
Anleitung
1
Werte eingeben
Tragen Sie die Zahlen, mit denen Sie rechnen möchten, in die Eingabefelder ein
2
Berechnen
Klicken Sie auf die Schaltfläche „Berechnen“
3
Ergebnis ansehen
Das Ergebnis erscheint sofort. Auf derselben Seite finden Sie auch den Rechenweg und die Erklärung der Formel
Die Vorteile von DataChef
Einfach und kostenlos
Kostenlose Umwandlung ohne Limit
Kein Fachwissen nötig – einfach und intuitiv
Keine Anmeldung erforderlich
Sofort nach dem Öffnen der Seite nutzbar
Keine persönlichen Daten erforderlich
Sicher und geschützt
Stark verschlüsselte Verbindung (SSL)
Die Datei wird nach dem Download automatisch gelöscht
Schnell
Schnelle Anzeige und Umwandlung – ganz ohne Wartezeit
Keine Wasserzeichen
Kein Wasserzeichen
Keine Quellenangabe nötig
Kommerzielle Nutzung möglich
Kostenlos auch für die kommerzielle Nutzung
Keine vorherige Genehmigung erforderlich
Verwandte Funktionen
Wahrscheinlichkeit „mindestens einmal“ und „n-mal hintereinander“ berechnen
Nimmt die Wahrscheinlichkeit eines Versuchs hoch n und berechnet so „n-mal hintereinander“ und „mindestens einmal“
Bruch in Dezimalzahl umrechnen (Zähler durch Nenner, auch periodisch)
Wandelt einen Bruch in eine Dezimalzahl um – praktisch, um einen Bruch als Exponenten (etwa 1/2) als Dezimalzahl einzugeben
Prozentrechner – Prozentwert, Grundwert und Prozentsatz berechnen
Berechnet aus zwei der drei Größen Grundwert, Prozentwert und Prozentsatz die dritte
Zahlensysteme umrechnen (Binär, Oktal, Dezimal und Hexadezimal)
Rechnet mit Zweier- und Sechzehnerpotenzen als Stellenwerten zwischen Binär-, Oktal-, Dezimal- und Hexadezimalsystem um
Stellenanzahl berechnen – wie viele Stellen hat 2 hoch 100? (Zehnerlogarithmus)
Ermittelt, wie viele Stellen eine Potenz hat und mit welcher Ziffer sie beginnt – von Hand mit lg 2 ≈ 0,3010 und exakt