M8 E - Äquivalente Terme erkennen und begründen

M8 E - Äquivalente Terme erkennen und begründen
M8 E - Äquivalente Terme erkennen und begründen
Mini-Beschreibung: Entscheide, ob verschiedene Terme für alle zulässigen Variablenwerte denselben Wert besitzen, und begründe Deine Entscheidung durch eine gültige Umformung oder ein Gegenbeispiel.
Zielgruppe: Klasse 8, Mathematik, Baden-Württemberg, E-Niveau.
Leitidee: Eine Wertetabelle kann eine Vermutung stützen. Eine algebraische Umformung kann Gleichwertigkeit beweisen. Ein einziges Gegenbeispiel kann Gleichwertigkeit widerlegen.

Einleitung
Zwei Terme können völlig verschieden aussehen und trotzdem bei jeder zulässigen Einsetzung denselben Wert liefern. Genau das untersuchst Du in diesem Kurs.
Beispiel:
und
sehen verschieden aus. Durch das Distributivgesetz gilt jedoch für jeden zulässigen Wert von :
Anders bei
und
.
Setzt Du , erhältst Du links und rechts . Dieses eine Gegenbeispiel reicht aus: Die Terme sind nicht äquivalent.
Curriculare Einordnung
Der Kurs orientiert sich am Bildungsplan Mathematik Sekundarstufe I Baden-Württemberg für die Klassen 7/8/9, besonders an der Leitidee Zahl – Variable – Operation sowie an den prozessbezogenen Kompetenzen Mathematisch argumentieren, Mathematisch darstellen, Mathematisch kommunizieren und Mit Medien mathematisch arbeiten.
Bildungsplan Baden-Württemberg: Zahl – Variable – Operation
Bildungsplan Baden-Württemberg: Mathematik Sekundarstufe I
Lernziele
Nach dem Kurs kannst Du:
- Äquivalente Terme erkennen und die Entscheidung begründen.
- Wertetabellen gezielt zum Prüfen von Vermutungen einsetzen.
- Terme mit Distributivgesetz, Kommutativgesetz und Assoziativgesetz umformen.
- gleichartige Terme sicher zusammenfassen.
- ein Gegenbeispiel finden, wenn zwei Terme nicht äquivalent sind.
- zulässige Variablenwerte beachten und Definitionslücken erkennen.
- Termstrukturen mit Termbäumen lesen und darstellen.
- digitale Darstellungen kritisch prüfen und zwischen Hinweis, Vermutung und Beweis unterscheiden.
Vorwissen-Check
Prüfe Dich zuerst. Rechne ohne Taschenrechner.
| Aufgabe | Deine Antwort |
|---|---|
| Vereinfache . | ______ |
| Multipliziere aus: . | ______ |
| Berechne für . | ______ |
| Nenne einen Wert, der für nicht zulässig ist. | ______ |
Lösungen zum Vorwissen-Check
Für gilt .
Für ist nicht zulässig.
Grundidee: Was bedeutet äquivalent?
Merksatz: Zwei Terme sind in einem festgelegten Zahlenbereich äquivalent, wenn sie für jeden zulässigen Variablenwert denselben Wert besitzen.
Für
und
liefert eine Wertetabelle zunächst Hinweise:
Die Werte stimmen hier überein. Das ist ein starker Hinweis, aber noch kein Beweis für alle zulässigen Werte.
Der Beweis ist die allgemeine Umformung:
Drei Prüfwege
| Methode | Wozu? | Aussagekraft |
|---|---|---|
| Wertetabelle | Vermutung prüfen | mehrere Tests, kein allgemeiner Beweis |
| Umformung | Gleichwertigkeit zeigen | Beweis, wenn jeder Schritt gültig ist |
| Gegenbeispiel | Gleichwertigkeit widerlegen | ein Treffer genügt |
E-Niveau: Wähle die Methode bewusst. Begründe, warum sie für Deine Entscheidung reicht oder nicht reicht.
Termstruktur sehen: Termbäume
Ein Termbaum zeigt, welche Rechenoperation zuletzt ausgeführt wird und welche Teilterme zusammengehören.
Beispiel:
+
/ \
· x
/ \
3 +
/ \
x 2
Die Wurzel ist eine Addition. Links steht das Produkt , rechts die Variable .

Aktivauftrag: Zeichne einen Termbaum zu . Markiere zuerst die äußerste Rechenoperation.
Hinweis
Die letzte Operation ist die Subtraktion von .
Umformen als Beweis
Beim Umformen darf sich der Wert des Terms nicht ändern.
Distributivgesetz
und

Das Rechteckmodell macht sichtbar: Dieselbe Gesamtfläche kann als ein großes Produkt oder als Summe zweier Teilflächen beschrieben werden.
Beispiel:
| Schritt | Term | Begründung |
|---|---|---|
| Start | Klammerterm | |
| Verteilen | Distributivgesetz |
Damit ist gezeigt:
für alle zulässigen Werte von .
Gleichartige Terme zusammenfassen
Nur gleichartige Terme dürfen direkt zusammengefasst werden.
aber
kann nicht zu zusammengefasst werden.

Die Algebra-Plättchen unterstützen die Vorstellung: Variable-Plättchen und Einheits-Plättchen sind unterschiedliche Arten von Bausteinen.
Mehrschrittige Umformung
Prüfe:
und
.
| Schritt | Term | Begründung |
|---|---|---|
| Start | Ausgangsterm | |
| Ausmultiplizieren | Distributivgesetz | |
| Zusammenfassen | gleichartige Terme |
Also sind die Terme äquivalent.

Gegenbeispiele: Schnell und endgültig widerlegen
Um zu zeigen, dass zwei Terme nicht äquivalent sind, genügt ein zulässiger Wert mit verschiedenen Ergebnissen.
Prüfe:
und
.
Für gilt:
und
.
Ein gleicher Wert beweist noch nichts.
Für gilt:
aber
.
Damit ist ein Gegenbeispiel. Die Terme sind nicht äquivalent.
Strategie: Probiere zuerst einfache zulässige Werte wie , , oder . Achte aber auf ausgeschlossene Werte.
Zulässige Variablenwerte
Ein Term kann Werte ausschließen.
Beispiel:
Für ist dieser Term nicht definiert. Der Term ist dagegen auch für definiert.
Darum musst Du den betrachteten Bereich nennen.
| Bereich | Aussage |
|---|---|
| alle reellen Zahlen | unterschiedliche Definitionsbereiche |
Merksatz: Prüfe vor einer Gleichwertigkeitsbehauptung, ob beide Terme dieselben zulässigen Variablenwerte haben oder ob der Bereich ausdrücklich eingeschränkt wurde.
Wertetabellen richtig nutzen
Vergleiche
mit
.
Schon die erste Zeile ist ein Gegenbeispiel. Weitere Zeilen sind für die Widerlegung nicht nötig.
Denkfrage: Warum kann eine Tabelle mit hundert übereinstimmenden Zeilen trotzdem kein allgemeiner Beweis sein?
Feedback
Weil es noch weitere zulässige Werte geben kann. Ein endlicher Test prüft nur die eingesetzten Werte, nicht automatisch alle möglichen Werte.
Dynamische Darstellung
Nutze das folgende Werkzeug ohne Anmeldung. Gib nacheinander ein:
Beobachte:
- Die ersten beiden Graphen liegen vollständig übereinander.
- Der dritte Graph liegt anders.
- Ein Graph kann eine Vermutung sehr gut sichtbar machen.
- Ein sichtbares Übereinanderliegen ersetzt keinen algebraischen Beweis.
Digitaler Prüfauftrag: Verändere das sichtbare Fenster und teste zusätzlich Wertetabellen. Überlege, ob eine Definitionslücke im Graphen leicht übersehen werden könnte.
Interaktive Beispiele
Beispiel A: Äquivalent durch Ausmultiplizieren
Vergleiche:
und
.
Hilfe 1
Multipliziere beide Klammern getrennt aus.
Hilfe 2
und .
Feedback
. Die Terme sind äquivalent.
Beispiel B: Nicht äquivalent trotz eines Treffers
Vergleiche:
und
.
Hilfe 1
Teste und danach einen weiteren Wert.
Hilfe 2
Bei stimmen beide Werte überein. Teste .
Feedback
Bei entstehen und . Das Gegenbeispiel zeigt: nicht äquivalent.
Beispiel C: Mehrschrittig untersuchen
Vergleiche:
und
.
Hilfe 1
Löse beide Klammern mit dem Distributivgesetz auf.
Hilfe 2
Feedback
. Die Terme sind äquivalent.
Beispiel D: Definitionsbereich mitdenken
Vergleiche:
und
.
Hilfe 1
Frage zuerst: Für welchen Wert ist der Bruchterm nicht definiert?
Hilfe 2
Der Bruchterm ist bei nicht definiert.
Feedback
Für gilt . Ohne die Einschränkung haben die beiden Terme unterschiedliche Definitionsbereiche.
Übungen mit Hilfestufen und Feedback
Übung 1: Umformen
Entscheide und begründe:
und
.
Hilfe 1
Multipliziere zuerst in die Klammer.
Hilfe 2
Du erhältst .
Feedback
. Äquivalent.
Übung 2: Gegenbeispiel finden
Entscheide und begründe:
und
.
Hilfe 1
Ein einfacher Wert genügt, wenn die Ergebnisse verschieden sind.
Hilfe 2
Teste .
Feedback
Für erhältst Du und . Nicht äquivalent.
Übung 3: Verallgemeinern
Untersuche:
und
.
Erkläre, warum Deine Begründung nicht nur einzelne Zahlenwerte betrifft.
Hilfe 1
Nutze das Distributivgesetz als allgemeine Rechenregel.
Feedback
Das Distributivgesetz gilt allgemein in der hier verwendeten Zahlmenge. Daher ist die Umformung für alle zulässigen Werte von , und gültig.
Übung 4: Modellieren
Ein Rechteck hat Seitenlängen und . Vergleiche die Umfangsterme
und
.
Begründe algebraisch und mit einer Skizze.
Hilfe 1
Der Umfang enthält jede Seitenlänge zweimal.
Feedback
Durch Ausmultiplizieren folgt . Beide Terme beschreiben denselben Umfang.
Typische Fehler
| Fehler | Warum falsch? | Korrektur |
|---|---|---|
| wurde nicht verteilt. | ||
| ungleichartige Terme | nicht zusammenfassen | |
| Ein Testwert stimmt. | kein Beweis für alle Werte | umformen oder weiter prüfen |
| Verbotenen Wert einsetzen. | Term ist dort nicht definiert. | Definitionsbereich prüfen |
| Graphen sehen gleich aus. | Fenster oder Auflösung können täuschen. | algebraisch begründen |
Digitale Werkzeuge und KI kritisch prüfen
Taschenrechner, CAS, GeoGebra und KI können beim Erkunden helfen. Sie ersetzen keinen mathematischen Beweis.
- Gib Klammern und Vorzeichen exakt ein.
- Lege die zulässigen Variablenwerte fest.
- Prüfe Ergebnisse mit einer zweiten Darstellung, zum Beispiel Wertetabelle oder Umformung.
- Übernimm keine KI-Antwort ungeprüft.
- Verwende bei Online-Werkzeugen keine personenbezogenen Daten.
- Begründe selbst, warum eine Umformung gültig ist oder welches Gegenbeispiel die Behauptung widerlegt.
Prüffrage: Kannst Du jeden Schritt erklären, ohne Dich nur auf die Softwareausgabe zu berufen? Wenn nein, ist die Begründung noch nicht fertig.
Selbstkontrolle
Beurteile Dich nach jeder Aufgabe mit: sicher, fast sicher oder noch üben.
| Kompetenz | Selbstcheck |
|---|---|
| Ich erkenne gleichartige Terme. | □ |
| Ich nutze das Distributivgesetz sicher. | □ |
| Ich finde Gegenbeispiele. | □ |
| Ich beachte zulässige Werte. | □ |
| Ich unterscheide Test und Beweis. | □ |
Mini-Test:
- Untersuche und .
- Untersuche und .
- Erkläre, warum drei gleiche Tabellenwerte noch kein Beweis sind.
Kurzlösungen
Erstens: äquivalent, denn .
Zweitens: nicht äquivalent, zum Beispiel bei .
Drittens: Eine endliche Anzahl geprüfter Werte deckt nicht automatisch alle zulässigen Werte ab.
Transfer
Transfer 1: Geometrie
Ein Rechteck wird in zwei Teilrechtecke zerlegt. Eine Seite hat Länge , die andere Gesamtlänge ist .
Gesamtfläche:
Summe der Teilflächen:
Beide Beschreibungen sind äquivalent. Das geometrische Modell erklärt das Distributivgesetz.
Transfer 2: Kostenmodell
Drei gleiche Eintrittspakete kosten jeweils Euro plus Euro Gebühr.
Modell A:
Modell B:
Die Umformung zeigt, dass beide Modelle für jeden zulässigen Preis denselben Gesamtpreis liefern.
Transfer 3: Fehlerdiagnose
Eine KI behauptet:
.
Prüfe die Aussage selbst.
Feedback
. Die Aussage ist richtig. Entscheidend ist aber Dein nachvollziehbarer Rechenweg, nicht die KI-Aussage.
Kompetenzcheck E-Niveau
Bearbeite die Aufgaben ohne vorgegebene Methode.
| Auftrag | Nachweis |
|---|---|
| Zwei Terme vergleichen | Entscheidung plus Begründung |
| Gegenbeispiel konstruieren | zulässiger Wert plus zwei Ergebnisse |
| Mehrschrittig umformen | jeder Schritt mit Rechenregel |
| Darstellung wechseln | Term, Tabelle, Graph oder Modell |
| Digital prüfen | Softwareergebnis kritisch begründen |
E-Aufgabe: Finde selbst zwei verschieden aussehende äquivalente Terme mit mindestens zwei Umformungsschritten. Erstelle zusätzlich einen dritten Term, der bei denselben Wert hat, aber nicht äquivalent ist. Beweise beides.
Reflexion
- Welche Methode ist zum Beweisen von Äquivalenz am stärksten?
- Wann ist ein Gegenbeispiel effizienter als vollständiges Umformen?
- Welche Information liefert eine Wertetabelle, welche nicht?
- Wo kann eine digitale Darstellung täuschen?
- Welche Rechenregel nutzt Du noch unsicher?
- Wie würdest Du jemandem den Unterschied zwischen „einmal gleich“ und „für alle zulässigen Werte gleich“ erklären?
Folgekurs
Als nächster Schritt bietet sich M8 E - Terme gezielt umformen und Gleichungen vorbereiten an. Dort nutzt Du äquivalente Umformungen systematisch, um Gleichungen und komplexere algebraische Modelle zu bearbeiten.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welcher Term ist zu 3(x+2) äquivalent? (3x + 6) (!3x + 2) (!6x + 2) (!3x + 5)
Welche Aussage reicht aus, um zwei Terme als nicht äquivalent zu erkennen? (Ein zulässiger Wert liefert verschiedene Ergebnisse) (!Zwei Werte liefern gleiche Ergebnisse) (!Die Terme sehen verschieden aus) (!Die Terme enthalten dieselbe Variable)
Welcher Term entsteht aus 5(x-4) durch Ausmultiplizieren? (5x - 20) (!5x - 4) (!x - 20) (!5x + 20)
Welcher Term ist zu 4x + 3x - 2 äquivalent? (7x - 2) (!7x - 5) (!12x - 2) (!7x + 2)
Was zeigt eine Wertetabelle mit einigen übereinstimmenden Werten? (Sie liefert einen Hinweis auf mögliche Äquivalenz) (!Sie beweist immer die Äquivalenz) (!Sie beweist immer die Nichtäquivalenz) (!Sie macht Umformungen ungültig)
Welcher Wert ist für den Term 1 geteilt durch x minus 3 nicht zulässig? (3) (!0) (!1) (!2)
Welcher Term ist zu 2(x+1)+3(x-1) äquivalent? (5x - 1) (!5x + 1) (!6x - 1) (!5x - 5)
Was ist die passende Begründung für a(b+c)=ab+ac? (Distributivgesetz) (!Kommutativgesetz) (!Potenzerhöhung) (!Gegenbeispiel)
Welche Aussage über einen Graphenvergleich ist richtig? (Er kann eine Vermutung stützen, ersetzt aber keinen algebraischen Beweis) (!Er beweist jede Termgleichheit automatisch) (!Er macht Definitionsbereiche unwichtig) (!Er ist immer genauer als eine Umformung)
Welche Vorgehensweise ist bei einer KI-Antwort zu einem Termvergleich sinnvoll? (Ergebnis selbst durch Umformung oder Gegenbeispiel prüfen) (!Antwort ungeprüft übernehmen) (!Nur auf die Formulierung der KI achten) (!Definitionsbereiche ignorieren)
Memory
| Äquivalente Terme | gleicher Wert für alle zulässigen Variablenwerte |
| Gegenbeispiel | ein zulässiger Wert mit verschiedenen Ergebnissen |
| Distributivgesetz | Faktor auf alle Summanden verteilen |
| Wertetabelle | ausgewählte Einsetzungen vergleichen |
| Termbaum | Struktur eines Terms sichtbar machen |
| Definitionsbereich | Menge der zulässigen Variablenwerte |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Ausmultiplizieren | Klammer mit Distributivgesetz auflösen |
| Zusammenfassen | gleichartige Terme verbinden |
| Gegenbeispiel | Nichtäquivalenz nachweisen |
| Wertetabelle | ausgewählte Werte vergleichen |
| Termbaum | Rechenstruktur darstellen |
Kreuzworträtsel
| Variable | Welches Symbol kann unterschiedliche Zahlenwerte annehmen? |
| Distributivgesetz | Welches Gesetz verteilt einen Faktor auf eine Summe? |
| Gegenbeispiel | Wie heißt ein einzelner zulässiger Wert, der eine allgemeine Behauptung widerlegt? |
| Wertetabelle | Wie heißt eine Darstellung, in der Eingaben und zugehörige Termwerte verglichen werden? |
| Termbaum | Welche Darstellung zeigt die Rechenstruktur eines Terms als Baum? |
| Ausmultiplizieren | Wie heißt das Auflösen einer Klammer mithilfe des Verteilungsgesetzes? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Wertetabelle: Erstelle für zwei vorgegebene Terme eine Tabelle mit mindestens fünf zulässigen Werten und formuliere eine Vermutung.
- Termbaum: Zeichne Termbäume zu und und vergleiche die Strukturen.
- Gegenbeispiel: Erfinde zwei Terme, die bei verschiedene Werte haben, und dokumentiere das Gegenbeispiel.
- Fehleranalyse: Erkläre den Fehler in mit einer Skizze oder Algebra-Plättchen.
Standard
- Distributivgesetz: Erstelle eine Bildfolge, die mit Rechtecksflächen erklärt.
- Termumformung: Entwickle drei Termpaare, von denen zwei äquivalent und eines nicht äquivalent sind. Gib Lösungen mit Begründung an.
- Digitale Mathematik: Vergleiche ein Termpaar in GeoGebra durch Graph und Tabelle. Erkläre anschließend, warum Du zusätzlich algebraisch begründest.
- Mathematisches Interview: Befrage eine Mitschülerin oder einen Mitschüler ohne personenbezogene Daten dazu, wie sie oder er Äquivalenz prüft, und vergleiche die Strategien.
Schwer
- Verallgemeinerung: Begründe allgemein, warum gilt.
- Definitionsbereich: Erstelle ein Beispiel, bei dem zwei Terme nach Kürzen gleich aussehen, aber unterschiedliche zulässige Werte beachtet werden müssen.
- Modellierung: Entwickle eine Alltagssituation mit zwei verschieden aussehenden, aber äquivalenten Kosten- oder Flächentermen und begründe die Gleichwertigkeit.
- KI-Prüfung: Lass ein KI-System ohne personenbezogene Daten drei Termpaare beurteilen. Prüfe jede Ausgabe selbst, dokumentiere Fehler oder Unsicherheiten und ergänze einen eigenen mathematischen Beweis.


Lernkontrolle
- Begründungsaufgabe: Untersuche und . Entscheide und begründe jeden Umformungsschritt.
- Gegenbeispiel-Aufgabe: Zwei Terme stimmen für überein. Erkläre, warum das nicht genügt, und konstruiere ein Beispiel, bei dem ein zweiter Wert die Nichtäquivalenz zeigt.
- Darstellungswechsel: Stelle ein äquivalentes Termpaar als Term, Wertetabelle und Graph dar. Erkläre, welche Darstellung welche Information liefert.
- Definitionsbereich-Aufgabe: Vergleiche und . Formuliere eine korrekte Aussage mit zulässigem Wertebereich.
- Modellierungsaufgabe: Ein Rechteck mit Seiten und wird zerlegt. Leite zwei Flächenterme her und beweise ihre Äquivalenz.
- Digitale Prüfung: Prüfe eine von einem digitalen Werkzeug erzeugte Termumformung. Dokumentiere, wie Du Eingabe, Definitionsbereich und Rechenschritte kontrolliert hast.
Lernnachweis
Für einen überzeugenden Lernnachweis zeigst Du:
- eine korrekte Entscheidung zu mehreren Termpaaren,
- mindestens einen vollständigen Umformungsbeweis,
- mindestens ein selbst gewähltes Gegenbeispiel,
- eine Wertetabelle mit sinnvoll ausgewählten Werten,
- einen Termbaum oder eine andere Struktur-Darstellung,
- die Beachtung zulässiger Variablenwerte,
- einen Wechsel zwischen mindestens zwei Darstellungen,
- eine nachvollziehbare Begründung jedes Rechenschritts,
- eine kritische Prüfung eines digitalen Ergebnisses,
- eine kurze Reflexion darüber, warum Stichproben kein allgemeiner Beweis sind.
OERs zum Thema
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