Rechnen mit positiven und negativen Zahlen - aiMOOC


Rechnen mit positiven und negativen Zahlen - aiMOOC
Einleitung
Rechnen mit positiven und negativen Zahlen gehört zu den wichtigsten Grundlagen der Mathematik. Du brauchst es beim Umgang mit Temperaturen, Kontoständen, Höhenangaben, Gewinn und Verlust, in Koordinatensystemen und später in der Algebra. In diesem aiMOOC lernst Du, was positive Zahlen und negative Zahlen bedeuten, wie Du sie auf der Zahlengeraden ordnest und wie Du mit ihnen sicher addierst, subtrahierst, multiplizierst und dividierst.
Beim Rechnen mit positiven und negativen Zahlen geht es nicht nur darum, Regeln auswendig zu lernen. Wichtig ist, dass Du verstehst, warum die Regeln sinnvoll sind. Die Zahlengerade hilft Dir dabei: Zahlen rechts von der Null sind positiv, Zahlen links von der Null sind negativ. Je weiter rechts eine Zahl steht, desto größer ist sie. Deshalb gilt zum Beispiel , obwohl die Zahl größer aussieht als . Auf der Zahlengeraden liegt aber rechts von .

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Grundlagen: Positive und negative Zahlen
Was sind positive Zahlen?
Positive Zahlen sind Zahlen, die größer als Null sind. Beispiele sind , , oder . Oft schreibt man positive Zahlen ohne Pluszeichen. Statt schreibt man meistens einfach . Das Pluszeichen zeigt aber deutlich: Die Zahl liegt oberhalb oder rechts von der Null.
Im Alltag begegnen Dir positive Zahlen zum Beispiel bei Temperaturen über null Grad, Guthaben auf einem Konto, Höhen über dem Meeresspiegel oder Punkten, die Du in einem Spiel gewonnen hast.
Was sind negative Zahlen?
Negative Zahlen sind Zahlen, die kleiner als Null sind. Sie haben ein Minuszeichen vor der Zahl, zum Beispiel , , oder . Negative Zahlen beschreiben oft Situationen unter einem festgelegten Nullpunkt: Temperaturen unter , Schulden, Tiefen unter dem Meeresspiegel oder Verluste.
Beispiele:
- Temperatur: bedeutet sechs Grad unter null.
- Kontostand: Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle -20\,€} bedeutet zwanzig Euro Schulden.
- Höhenangabe: kann drei Meter unter einem Bezugspunkt bedeuten.
- Spielstand: Punkte kann fünf Minuspunkte bedeuten.
Die Null als Grenze
Die Null ist weder positiv noch negativ. Sie ist die Grenze zwischen positiven und negativen Zahlen. Auf der Zahlengerade liegt sie in der Mitte zwischen und . Viele Rechenregeln werden einfacher, wenn Du die Null als Ausgangspunkt verstehst.
Die Zahlengerade
Zahlen ordnen und vergleichen
Auf der Zahlengerade werden Zahlen von links nach rechts größer. Das gilt auch für negative Zahlen. Eine Zahl ist größer als eine andere, wenn sie weiter rechts steht.
Beispiele:
- , weil rechts von liegt.
- , weil rechts von liegt.
- , weil links von liegt.
- , weil jede positive Zahl größer als jede negative Zahl ist.
Ein häufiger Fehler ist zu denken: „ ist größer als , weil größer als ist.“ Das stimmt nicht. Bei negativen Zahlen ist die Lage auf der Zahlengeraden entscheidend. liegt weiter links und ist deshalb kleiner als .
Betrag und Gegenzahl
Der Betrag einer Zahl ist ihr Abstand von der Null. Abstände sind nie negativ. Deshalb gilt: und .
Die Gegenzahl einer Zahl liegt gleich weit von der Null entfernt, aber auf der anderen Seite der Zahlengeraden. Die Gegenzahl von ist . Die Gegenzahl von ist . Die Gegenzahl von ist .
Wichtig: Das Minuszeichen vor einer Zahl kann bedeuten, dass eine Zahl negativ ist. Es kann aber auch bedeuten, dass die Gegenzahl gebildet wird. Deshalb ist .
Addition: Plusrechnen mit Vorzeichen
Gleiche Vorzeichen addieren
Wenn zwei Zahlen das gleiche Vorzeichen haben, addierst Du ihre Beträge und behältst das gemeinsame Vorzeichen.
Beispiele:
Als Alltagsbild kannst Du an Geld denken: Wer dreimal Schulden macht und danach noch fünfmal Schulden macht, hat insgesamt acht Einheiten Schulden. Deshalb ist .
Verschiedene Vorzeichen addieren
Wenn zwei Zahlen verschiedene Vorzeichen haben, vergleichst Du ihre Beträge. Du rechnest den kleineren Betrag vom größeren Betrag ab. Das Ergebnis bekommt das Vorzeichen der Zahl mit dem größeren Betrag.
Beispiele:
- , weil größer im Betrag ist als .
- , weil größer im Betrag ist als .
- , weil sich Gegenzahlen aufheben.
Merksatz: Bei verschiedenen Vorzeichen gewinnt das Vorzeichen der Zahl mit dem größeren Abstand zur Null.
Addition auf der Zahlengerade
Beim Addieren kannst Du Dir Bewegungen auf der Zahlengerade vorstellen. Eine positive Zahl bedeutet: Gehe nach rechts. Eine negative Zahl bedeutet: Gehe nach links.
Beispiel: . Du startest bei und gehst fünf Schritte nach rechts. Du landest bei .
Beispiel: . Du startest bei und gehst sechs Schritte nach links. Du landest bei .

Subtraktion: Minusrechnen mit Vorzeichen
Subtrahieren bedeutet Gegenzahl addieren
Die wichtigste Regel beim Subtrahieren lautet:
Das bedeutet: Eine Zahl subtrahieren heißt, ihre Gegenzahl addieren.
Beispiele:
Diese Regel hilft besonders bei Aufgaben mit zwei Minuszeichen. Aus wird . Deshalb ist .
Minus vor der Klammer
Ein Minuszeichen vor einer Klammer verändert die Vorzeichen in der Klammer. Du kannst Dir vorstellen, dass alle Terme in der Klammer mit multipliziert werden.
Beispiele:
Ein Pluszeichen vor einer Klammer verändert nichts: .
Typische Fehler beim Subtrahieren
Viele Fehler entstehen, wenn das Rechenzeichen und das Vorzeichen verwechselt werden. In ist das erste Minus das Rechenzeichen der Subtraktion, das zweite Minus gehört zur Zahl . Die Aufgabe bedeutet: Von soll eine negative Zahl abgezogen werden. Das entspricht dem Addieren der Gegenzahl:
Prüfe deshalb immer:
- Rechenzeichen: Welche Rechenart wird ausgeführt?
- Vorzeichen: Gehört das Zeichen direkt zur Zahl?
- Klammer: Muss eine Klammer zuerst umgeformt werden?
Multiplikation und Division
Vorzeichenregeln bei der Multiplikation
Beim Multiplizieren positiver und negativer Zahlen gelten einfache Vorzeichenregeln:
Kurz gesagt: Gleiche Vorzeichen ergeben ein positives Ergebnis. Verschiedene Vorzeichen ergeben ein negatives Ergebnis.
Beispiele:

Warum ergibt Minus mal Minus Plus?
Die Regel wirkt zunächst überraschend. Du kannst sie über Muster verstehen:
Wenn der erste Faktor jeweils um kleiner wird, steigt das Ergebnis um . Deshalb muss weiter gelten:
So bleibt das Rechenmuster logisch fortgesetzt.
Vorzeichenregeln bei der Division
Bei der Division gelten dieselben Vorzeichenregeln wie bei der Multiplikation:
Beispiele:
Beachte: Durch darf nicht dividiert werden. Aufgaben wie sind nicht erlaubt.
Rechenreihenfolge und Klammern
Punkt vor Strich
Auch beim Rechnen mit positiven und negativen Zahlen gilt die bekannte Rechenreihenfolge:
- Klammern zuerst
- Potenzen vor Punktrechnung
- Multiplikation und Division vor Addition und Subtraktion
- Von links nach rechts rechnen, wenn die Rechenarten gleichrangig sind
Beispiel:
Hier wird zuerst gerechnet, nicht .
Aufgaben mit mehreren Vorzeichen
Bei Aufgaben mit mehreren Vorzeichen ist es hilfreich, sie in kleinen Schritten umzuschreiben.
Beispiel:
Schritt 1: Subtraktion einer negativen Zahl umformen.
Schritt 2: Punktrechnung zuerst.
Schritt 3: Von links nach rechts rechnen.
Ergebnis:
Strategien zum sicheren Rechnen
Die Drei-Schritte-Methode
Beim Rechnen mit Vorzeichen kannst Du diese Methode verwenden:
- Vorzeichen erkennen: Welche Zahlen sind positiv, welche negativ?
- Rechenart bestimmen: Wird addiert, subtrahiert, multipliziert oder dividiert?
- Rechenregel anwenden: Nutze die passende Vorzeichenregel und kontrolliere das Ergebnis auf der Zahlengerade oder im Kopf.
Diese Methode hilft besonders bei Aufgaben wie oder , weil Du nicht sofort losrechnest, sondern zuerst die Struktur der Aufgabe verstehst.
Kontrolle durch Überschlag
Ein Überschlag hilft Dir zu prüfen, ob das Ergebnis sinnvoll ist. Bei muss das Ergebnis negativ sein, weil die negative Zahl im Betrag größer ist. Bei muss das Ergebnis positiv sein, weil die Vorzeichen gleich sind. Der Betrag ist , also lautet das Ergebnis .
Alltagssituationen nutzen
Viele Aufgaben lassen sich leichter verstehen, wenn Du sie in eine Situation übersetzt.
Beispiel Temperatur: . Es sind . Die Temperatur steigt um . Danach sind es .
Beispiel Schulden: . Du hast Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle 30\,€} Schulden und zahlst Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle 10\,€} zurück. Danach hast Du noch Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle 20\,€} Schulden.
Beispiel Aufzug: Wenn Du im Stockwerk bist und drei Stockwerke nach oben fährst, landest Du bei . Das passt zu .
Merksätze
- Zahlengerade: Je weiter rechts eine Zahl liegt, desto größer ist sie.
- Null: Die Null ist weder positiv noch negativ.
- Betrag: Der Betrag einer Zahl ist ihr Abstand von der Null.
- Gegenzahl: Gegenzahlen haben denselben Betrag, aber entgegengesetzte Vorzeichen.
- Addition: Gleiche Vorzeichen werden addiert, verschiedene Vorzeichen werden betragsmäßig verglichen.
- Subtraktion: Eine Zahl subtrahieren heißt, ihre Gegenzahl addieren.
- Multiplikation: Gleiche Vorzeichen ergeben ein positives Produkt.
- Division: Verschiedene Vorzeichen ergeben einen negativen Quotienten.
- Klammer: Ein Minus vor der Klammer kehrt die Vorzeichen in der Klammer um.
- Rechenreihenfolge: Punktrechnung geht vor Strichrechnung.
Beispiele mit Lösungen
Beispiel 1: Addieren
Aufgabe:
Lösung: Die Vorzeichen sind verschieden. Die Beträge sind und . Der größere Betrag gehört zur positiven Zahl . Also wird das Ergebnis positiv.
Ergebnis:
Beispiel 2: Subtrahieren
Aufgabe:
Lösung: Subtrahiere eine negative Zahl, indem Du ihre Gegenzahl addierst.
Ergebnis:
Beispiel 3: Multiplizieren
Aufgabe:
Lösung: Zwei negative Faktoren haben gleiche Vorzeichen. Das Ergebnis ist positiv.
Ergebnis:
Beispiel 4: Division
Aufgabe:
Lösung: Die Vorzeichen sind verschieden. Das Ergebnis ist negativ.
Ergebnis:
Beispiel 5: Gemischte Aufgabe
Aufgabe:
Lösung: Zuerst wird multipliziert.
Dann wird eingesetzt:
Ergebnis:
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welche Zahl ist größer? (-2) (!-5) (!-8) (!-11)
Was ist der Betrag von -9? (9) (!-9) (!0) (!18)
Was ist die Gegenzahl von 6? (-6) (!6) (!0) (!12)
Wie lautet das Ergebnis von -4 plus -7? (-11) (!11) (!3) (!-3)
Wie lautet das Ergebnis von 9 plus -5? (4) (!-4) (!14) (!-14)
Wie lautet das Ergebnis von 8 minus -3? (11) (!5) (!-11) (!-5)
Wie lautet das Ergebnis von -6 minus 4? (-10) (!10) (!-2) (!2)
Welches Vorzeichen hat das Produkt aus zwei negativen Zahlen? (positiv) (!negativ) (!null) (!wechselnd)
Wie lautet das Ergebnis von -5 mal 6? (-30) (!30) (!-11) (!11)
Welche Regel ist richtig? (Subtrahieren heißt die Gegenzahl addieren) (!Subtrahieren heißt immer kleiner werden) (!Minus mal Minus ergibt Minus) (!Jede negative Zahl ist größer als jede positive Zahl)
Memory
| Betrag | Abstand zur Null |
| Gegenzahl | Gleicher Abstand mit anderem Vorzeichen |
| Zahlengerade | Zahlen werden von links nach rechts größer |
| Addition | Plusrechnen |
| Subtraktion | Gegenzahl addieren |
| Multiplikation | Gleiche Vorzeichen ergeben Plus |
| Division | Verschiedene Vorzeichen ergeben Minus |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Betrag | Abstand einer Zahl von der Null |
| Gegenzahl | Zahl mit gleichem Betrag und anderem Vorzeichen |
| Zahlengerade | Darstellung von Zahlen auf einer Linie |
| Subtraktion | Addieren der Gegenzahl |
| Produkt | Ergebnis einer Multiplikation |
| Quotient | Ergebnis einer Division |
Kreuzworträtsel
| Zahlengerade | Auf welcher Linie ordnest Du positive und negative Zahlen? |
| Betrag | Wie nennt man den Abstand einer Zahl von der Null? |
| Gegenzahl | Wie nennt man die Zahl mit gleichem Abstand und anderem Vorzeichen? |
| Vorzeichen | Wie nennt man Plus oder Minus vor einer Zahl? |
| Produkt | Wie nennt man das Ergebnis einer Multiplikation? |
| Temperatur | Welches Alltagsbeispiel nutzt oft negative Zahlen unter null Grad? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Zahlengerade zeichnen: Zeichne eine Zahlengerade von bis und markiere fünf positive, fünf negative Zahlen und die Null.
- Alltagsbeispiele sammeln: Finde fünf Alltagssituationen, in denen negative Zahlen vorkommen, und erkläre jede Situation in einem Satz.
- Betrag erklären: Schreibe drei Beispiele zum Betrag und erkläre mit eigenen Worten, warum gilt.
- Gegenzahlen finden: Erstelle eine Tabelle mit zehn Zahlen und ihren Gegenzahlen. Wähle auch die Null und mindestens vier negative Zahlen.
Standard
- Rechengeschichte schreiben: Erfinde eine kurze Geschichte zu einer Aufgabe wie , zum Beispiel mit Temperatur, Schulden oder Stockwerken.
- Fehler finden: Untersuche die falsche Rechnung . Erkläre, wo der Fehler liegt, und schreibe die richtige Lösung auf.
- Regelplakat gestalten: Gestalte ein Lernplakat zu den vier Vorzeichenregeln bei Multiplikation und Division.
- Partneraufgaben erstellen: Erstelle zehn Aufgaben mit positiven und negativen Zahlen für eine Partnerin oder einen Partner und schreibe ein Lösungsblatt dazu.
Schwer
- Beweis mit Zahlenmustern: Erkläre mit einer Zahlenfolge, warum sinnvoll ist.
- Rechenweg begründen: Löse fünf gemischte Aufgaben mit Klammern und Punkt-vor-Strich-Regel. Begründe jeden Rechenschritt in Worten.
- Lernvideo planen: Entwickle ein Drehbuch für ein zweiminütiges Lernvideo zum Thema „Minus vor der Klammer“.
- Mathematische Beratung: Stell Dir vor, eine Mitschülerin sagt: „Negative Zahlen sind immer kleiner, also ist ihr Betrag auch kleiner.“ Schreibe eine verständliche Antwort mit Gegenbeispiel.

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Lernkontrolle
- Transfer Temperatur: In einer Stadt beträgt die Temperatur morgens . Bis mittags steigt sie um , abends fällt sie wieder um . Beschreibe die Situation, rechne die Endtemperatur aus und erkläre Deinen Rechenweg.
- Transfer Kontostand: Ein Konto steht bei Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle -35\,€} . Es werden Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle 20\,€} eingezahlt und danach Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle 18\,€} abgebucht. Entscheide, ob das Konto danach im Plus oder im Minus ist, und begründe.
- Regelvergleich: Vergleiche die Aufgaben und . Erkläre, warum sie unterschiedliche Ergebnisse haben.
- Fehleranalyse Vorzeichen: Eine Person rechnet . Erkläre, welche Vorzeichenregel falsch angewendet wurde, und verbessere die Rechnung.
- Aufgaben erfinden: Erfinde eine gemischte Rechenaufgabe mit mindestens einer negativen Zahl, einer Klammer und einer Multiplikation. Löse sie und erkläre, welche Regel an welcher Stelle wichtig ist.
Lernnachweis
Für den Lernnachweis erstellst Du ein kleines Rechenportfolio. Es soll zeigen, dass Du nicht nur Ergebnisse findest, sondern Rechenwege begründen kannst. Dein Portfolio enthält:
- Grundbegriffe: Erkläre positive Zahl, negative Zahl, Null, Betrag und Gegenzahl mit eigenen Beispielen.
- Rechenregeln: Stelle die Regeln für Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division übersichtlich dar.
- Musterlösung: Löse drei schwierige Aufgaben Schritt für Schritt und kommentiere jeden Schritt.
- Fehlerkorrektur: Wähle zwei typische Fehler aus und zeige, wie man sie vermeidet.
- Transfer: Beschreibe eine Alltagssituation, in der negative Zahlen wichtig sind, und formuliere dazu eine passende Rechenaufgabe.
OERs zum Thema
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