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Rechner für wissenschaftliche Notation

In beide Richtungen umrechnen und zwei Zahlen verknüpfen, mit gezeigtem Potenzgesetz.

Von Nethanel Bar, Mitgründer & CEO

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Der Exponent ist das Protokoll der Kommawanderung

Die wissenschaftliche Notation schreibt jede Zahl als eine Ziffer, einen Dezimalteil und eine Zehnerpotenz: 4500 ist 4.5 × 10³ und 0.00032 ist 3.2 × 10⁻⁴. Der Koeffizient liegt immer zwischen 1 und 10, und genau das macht zwei Zahlen auf einen Blick vergleichbar; der Exponent ist nichts Geheimnisvolleres als die Anzahl der Stellen, die das Komma wandern musste.

Deshalb verhält sich das Vorzeichen so, wie es sich verhält. Das Komma nach LINKS zu schieben macht die Zahl kleiner, also muss die Potenz sie wieder größer machen: der Exponent ist positiv. Nach RECHTS macht sie größer, also schrumpft die Potenz sie zurück: der Exponent ist negativ. Jeder Fehler mit wissenschaftlicher Notation ist ein Fehler über diesen Tausch - deshalb zeigt diese Seite das Komma wandern, statt nur das Ergebnis zu drucken.

Ihren Wert beweist die Notation beim Rechnen. Zwei Zahlen in wissenschaftlicher Notation zu multiplizieren ist eine kleine Multiplikation und eine ADDITION der Exponenten - genau dafür existiert die Notation. Zwei zu addieren ist schwerer, denn die Zehnerpotenzen müssen erst übereinstimmen, und das ist der Schritt, den fast alle überspringen.

Worauf es ankommt

  • Der Koeffizient muss 1 ≤ |c| < 10 erfüllen. 45 × 10³ ist ein richtiger Wert, aber keine wissenschaftliche Notation; normiert ist es 4.5 × 10⁴.
  • Ein positiver Exponent bedeutet eine große Zahl, ein negativer eine kleine. Die Anzahl sind die gewanderten Stellen, das Vorzeichen ist die Richtung.
  • Die E-Notation ist dasselbe in einer Zeile: 4.5e3 ist das, was ein Taschenrechner, eine Tabellenkalkulation oder eine Programmiersprache zeigt, wenn der Platz ausgeht.
  • Die Ingenieurnotation erzwingt einen Exponenten, der ein Vielfaches von drei ist, damit er zu Kilo, Mega, Mikro und Nano passt. 0.00032 wird 320 × 10⁻⁶ - also 320 Mikro-etwas.
  • Multiplizieren addiert die Exponenten, Dividieren subtrahiert sie. Addieren tut keines von beiden: erst müssen die Potenzen gleich gemacht werden, dann addieren sich nur die Koeffizienten.
  • Signifikante Stellen sind eine Eigenschaft des Koeffizienten. 4.50 × 10³ behauptet drei, 4.5 × 10³ behauptet zwei - die abschließende Null ist der ganze Unterschied.

So schreibt man eine Zahl in wissenschaftlicher Notation

  1. Suche die erste Ziffer ungleich null

    In 4500 ist das die 4, in 0.00032 die 3. Alles davor ist Verpackung.

  2. Setze das Komma direkt dahinter

    Aus 4500 wird 4.5, aus 0.00032 wird 3.2. Das ist der Koeffizient, und er liegt damit konstruktionsbedingt zwischen 1 und 10.

  3. Zähle, wie viele Stellen das Komma gewandert ist

    Von 4500. zu 4.5 wanderte es 3 Stellen nach links. Von 0.00032 zu 3.2 wanderte es 4 Stellen nach rechts.

  4. Schreibe die Zehnerpotenz mit dem Vorzeichen der Richtung

    Links ist positiv, rechts ist negativ: 4.5 × 10³ und 3.2 × 10⁻⁴. Prüfe, indem du das Komma zurückschiebst - landest du nicht auf der Ausgangszahl, ist das Vorzeichen der Verdächtige.

  5. Für die andere Richtung schiebe das Komma zurück

    Ein positiver Exponent schiebt nach rechts, ein negativer nach links und füllt mit Nullen: 6.7 × 10⁵ ist 670000 und 8.1 × 10⁻³ ist 0.0081.

Dieselben Zahlen in vier Notationen

Gewöhnlich, wissenschaftlich, E-Notation und Ingenieurnotation, die den Exponenten auf ein Vielfaches von drei zwingt, damit er zu den SI-Präfixen passt.

ZahlWissenschaftlichE-NotationIngenieur
45004.5 × 10³4.5e+34.5 × 10³
450004.5 × 10⁴4.5e+445 × 10³
0.000323.2 × 10⁻⁴3.2e-4320 × 10⁻⁶
2997924582.99792458 × 10⁸2.99792458e+8299.792458 × 10⁶
11 × 10⁰1e+01 × 10⁰
0.55 × 10⁻¹5e-1500 × 10⁻³
0.0000000011 × 10⁻⁹1e-91 × 10⁻⁹
6020000000000000000000006.02 × 10²³6.02e+23602 × 10²¹

Gerechnete Beispiele

4500 in wissenschaftlicher Notation

plain
4500

Die erste Ziffer ungleich null ist die 4, das Komma kommt also dahinter: 4.5. Von 4500 dorthin wanderte das Komma 3 Stellen nach links, der Exponent ist somit +3 und die Antwort 4.5 × 10³. Zwei signifikante Stellen, denn die abschließenden Nullen waren nur Platzhalter.

Eine kleine: 0.00032

plain
0.00032

Die erste Ziffer ungleich null ist die 3. Das Komma direkt dahinter zu bringen wandert 4 Stellen nach RECHTS, der Exponent ist also negativ: 3.2 × 10⁻⁴. In Ingenieurnotation ist das 320 × 10⁻⁶ - 320 Mikroeinheiten, wie es ein Ingenieur laut sagen würde.

Andersherum: 4.5e3

plain
4.5e3

In wissenschaftlicher Notation eingegeben, also geht die Seite in die andere Richtung: eine Potenz von +3 schiebt das Komma 3 Stellen nach rechts, füllt mit einer Null und ergibt 4500. Kein Richtungsschalter, den man falsch stellen kann - die eingegebene Form sagt, wohin es geht.

Multiplizieren: (3 × 10⁴)(2 × 10⁵)

plain
3e4 × 2e5

Koeffizienten multiplizieren: 3 · 2 = 6. Exponenten addieren: 4 + 5 = 9. Antwort 6 × 10⁹, und das ist die ganze Methode. Beachte, dass du nie 30000 oder 200000 geschrieben hast - genau das kauft die Notation ein.

Wenn der Koeffizient überläuft: (5 × 10³)(4 × 10³)

plain
5e3 × 4e3

Die Koeffizienten ergeben 20, die Exponenten 6, das Zwischenergebnis ist also 20 × 10⁶ - ein richtiger Wert, aber keine wissenschaftliche Notation, denn 20 liegt nicht zwischen 1 und 10. Schiebe das Komma noch einmal: 2 × 10⁷.

Addieren: 3 × 10⁵ + 4 × 10⁴

plain
3e5 + 4e4

Die Exponenten unterscheiden sich, also lässt sich noch nichts addieren. Schreibe die kleinere Zahl in der Potenz der größeren: 4 × 10⁴ ist 0.4 × 10⁵. Jetzt addieren die Koeffizienten: 3 + 0.4 = 3.4, also 3.4 × 10⁵. Hier die Exponenten zu addieren wäre der klassische Fehler gewesen.

Häufige Fehler

  • Das Vorzeichen des Exponenten verdrehen. Eine Zahl kleiner als 1 hat immer einen negativen Exponenten - kam 0.00032 als 3.2 × 10⁴ heraus, ging das Komma in die falsche Richtung.
  • Den Koeffizienten außerhalb von 1 bis 10 lassen. 20 × 10⁶ und 0.4 × 10⁵ sind mitten in einer Rechnung richtige Werte, aber keine fertigen Antworten.
  • Die Exponenten addieren, wenn die Rechenart Addition ist. Exponenten addieren sich beim MULTIPLIZIEREN. Beim Addieren müssen die Potenzen gleich gemacht werden, und nur die Koeffizienten verbinden sich.
  • Die Nullen statt der gewanderten Stellen zählen. Bei 4500 stimmt beides überein, bei 45.67 nicht - zähle, wo das Komma startet und wo es landet.
  • Vergessen, dass Koeffizienten multipliziert und dividiert, aber nicht aneinandergehängt werden. (3 × 10⁴)(2 × 10⁵) ist 6 × 10⁹, nie 32 × 10⁹.
  • 10⁰ als nichts behandeln. 1 × 10⁰ ist 1 und eine völlig gültige Antwort in wissenschaftlicher Notation für eine Zahl, die schon zwischen 1 und 10 liegt.

Häufige Fragen zur wissenschaftlichen Notation

Wie rechne ich eine Zahl in wissenschaftliche Notation um?
Setze das Komma direkt hinter die erste Ziffer ungleich null und zähle, wie viele Stellen es gewandert ist. Nach links ergibt einen positiven Exponenten, nach rechts einen negativen. Aus 4500 wird 4.5 × 10³ und aus 0.00032 wird 3.2 × 10⁻⁴.
Was ist der Unterschied zwischen wissenschaftlicher Notation und Standardform?
Es sind zwei Namen für dieselbe Sache: ein Koeffizient zwischen 1 und 10 mal einer Zehnerpotenz. Die Ingenieurnotation ist dagegen eine echte Variante - dort wird der Exponent auf ein Vielfaches von drei gezwungen.
Was bedeutet 4.5e3?
Das ist wissenschaftliche Notation in einer Zeile, so wie Taschenrechner, Tabellenkalkulationen und Programmiersprachen sie anzeigen: 4.5e3 bedeutet 4.5 × 10³ = 4500. Das e steht für Exponent, nicht für die eulersche Zahl, und 4.5e-3 bedeutet 4.5 × 10⁻³ = 0.0045.
Wie multipliziere ich Zahlen in wissenschaftlicher Notation?
Multipliziere die Koeffizienten und ADDIERE die Exponenten. (3 × 10⁴)(2 × 10⁵) = 6 × 10⁹. Ergeben die Koeffizienten 10 oder mehr, schiebe das Komma noch einmal und erhöhe den Exponenten entsprechend - 20 × 10⁶ schreibt man 2 × 10⁷.
Wie addiere ich Zahlen in wissenschaftlicher Notation?
Mach zuerst die Exponenten gleich und addiere dann nur die Koeffizienten. Für 3 × 10⁵ + 4 × 10⁴ schreibe die zweite als 0.4 × 10⁵ und addiere: 3.4 × 10⁵. Das ist der übersprungene Schritt, und stattdessen die Exponenten zu addieren ist der klassische Fehler.
Was ist Ingenieurnotation und wozu dient sie?
Sie ist wissenschaftliche Notation mit einem Exponenten, der auf ein Vielfaches von drei gezwungen wird, damit er zu den SI-Präfixen passt: 10³ Kilo, 10⁶ Mega, 10⁻³ Milli, 10⁻⁶ Mikro. 0.00032 wird 320 × 10⁻⁶, was ein Ingenieur direkt als 320 Mikroeinheiten liest.
Warum lässt sich null nicht in wissenschaftlicher Notation schreiben?
Weil sie keine erste signifikante Ziffer hat, hinter die das Komma gesetzt werden könnte, und weil keine Zehnerpotenz mal einem Koeffizienten zwischen 1 und 10 null ergeben kann. Die ehrliche Antwort ist, dass null ein Sonderfall ist - deshalb sagt diese Seite das, statt 0 × 10⁰ zu drucken.
Wie viele signifikante Stellen hat meine Antwort?
So viele, wie der Koeffizient zeigt. Das ist ein stiller Vorteil der Notation: bei 4500 bleibt offen, ob die Nullen gemessen oder bloß Platzhalter sind, während 4.5 × 10³ zwei signifikante Stellen behauptet und 4.500 × 10³ vier.

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