Wissenschaftliche Notation

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Als wissenschaftliche Notation (englisch: scientific notation) bezeichnet man zwei Varianten moderner Zahlendarstellung: Die Exponentialdarstellung, auch traditionelle wissenschaftliche Notation oder Normdarstellung genannt, und die technische Notation (englisch: engineering notation). In beiden wird der darzustellende Zahlenwert aufgeteilt in Mantisse und Exponent (zur Basis 10):

a\cdot 10^b.

Dabei ist a eine Kommazahl (mit zusätzlichen Bedingungen), b eine Ganzzahl.

  • Die traditionelle wissenschaftliche Notation wird im Artikel Exponentialdarstellung ausführlich behandelt. Hier hat a immer nur eine, von Null verschiedene, linksseitige Dezimalstelle, also 1 \le a < 10. Der Vorteil ist in der Wissenschaft der schnelle Überblick über die Größenordnung und der evtl. Vergleich mehrerer Zahlenwerte. Normalerweise wird eine Zahl im Format a\cdot 10^b angegeben. Der Nachteil dieses Notationsformats ist, dass in der Praxis die Ergebnisse meist „nachformatiert“ werden müssen, um sie mit SI-Symboleinheiten verwenden bzw. sie als Zahlen im Benennungssystem ausdrücken zu können.
  • In der technischen Notation werden als Exponenten ausschließlich ganzzahlige Vielfache von 3 verwendet, also ganzzahlige Potenzen von Tausend. (Dann ist a meist im Bereich 1 \le a < 1000.) Diese Notation geht also auf die Verwendung von Maßeinheiten ein, weil bei diesen die genormten Größenordnungen (mikro, milli, kilo, Mega und so weiter) Potenzen von 103 entsprechen.

Wissenschaftliche Taschenrechner[Bearbeiten]

Die meisten modernen Taschenrechner können Zahlen automatisch in wissenschaftlicher Notation darstellen (Anzeige im Display beispielsweise: SCI). Bei sehr großen Zahlen oder sehr kleinen Dezimalbrüchen ist dies meist ohnehin nicht anders möglich.

Der Begriff wissenschaftliche Notation wird allerdings nicht ganz einheitlich verwendet, sondern sehr oft auch einfach – besonders im Englischen – synonym zur traditionellen wissenschaftlichen Notation – also zur Exponentialdarstellung – benutzt. Auf Taschenrechnern wird die technische Notation meist mit ENG (engineering notation) bezeichnet.

Wenn keine hochgestellten Ziffern zur Verfügung stehen, wird die folgende Schreibweise genutzt: aus 1·1018 wird 1 E18. Die Zahl 3200 z. B. kann somit auch 3,200 E3 notiert werden. (Siehe auch Exponentialdarstellung)

Präzision im SI- und ENG-Format[Bearbeiten]

Manchmal wurde sowohl den SI-Größenordnungen als auch dem Ingenieurformat vorgeworfen, Zweifel an der Präzision der ermittelten Werte aufkommen zu lassen.

In der Tat gibt die Exponentialdarstellung auf sehr einfache und klare Weise die Präzision der Ergebnisse wieder, nämlich durch die Anzahl der nachstelligen Ziffern. Beispielsweise bedeuten die Ergebnisse 5 E-4 m, 5,0 E-4 m und 5,00 E-4 m eben nicht das Gleiche. Diese drei verschiedenen Ergebnisse müssten aber sowohl im SI- als auch im ENG-Format unterschiedslos auf 500 µm bzw. 500 E-6 m reduziert werden.

Dieses scheinbare Manko des SI- und ENG-Formates kann aufgehoben werden, indem die Ergebnisse als Dezimalbrüche der übergeordneten Größenordnung angegeben werden, im obigen Beispiel also jeweils als 0,5 mm, 0,50 mm und 0,500 mm bzw. als 0,5 E-3 m, 0,50 E-3 m und 0,500 E-3 m. Die Angabe der Präzision ist wieder hergestellt. Dieses Vorgehen ist ohnehin nur bei auf nicht mehr als zwei Dezimalstellen ermittelbaren Ergebnissen erforderlich, ein in der Wissenschaft eher seltener Fall.

Größenordnungen der technischen Notation[Bearbeiten]

10N Symbol Name Dezimalzahl 1000N Zahlwort
1024 Y Yotta 1 000 000 000 000 000 000 000 000 10008 Quadrillion
1021 Z Zetta 1 000 000 000 000 000 000 000 10007 Trilliarde
1018 E Exa 1 000 000 000 000 000 000 10006 Trillion
1015 P Peta 1 000 000 000 000 000 10005 Billiarde
1012 T Tera 1 000 000 000 000 10004 Billion
109 G Giga 1 000 000 000 10003 Milliarde
106 M Mega 1 000 000 10002 Million
103 k Kilo 1 000 10001 Tausend
100 Einheit 1 10000 Eins
10−1 d Dezi 0,1 10−1 Zehntel
10−2 c Centi 0,01 100−1 Hundertstel
10−3 m Milli 0,001 1000−1 Tausendstel
10−6 µ Mikro 0,000 001 1000−2 Millionstel
10−9 n Nano 0,000 000 001 1000−3 Milliardstel
10−12 p Pico 0,000 000 000 001 1000−4 Billionstel
10−15 f Femto 0,000 000 000 000 001 1000−5 Billiardstel
10−18 a Atto 0,000 000 000 000 000 001 1000−6 Trillionstel
10−21 z Zepto 0,000 000 000 000 000 000 001 1000−7 Trilliardstel
10−24 y Yokto 0,000 000 000 000 000 000 000 001 1000−8 Quadrillionstel

Siehe auch[Bearbeiten]