Skip to main content

C19.3 - Ridicarea la putere a numerelor raționale


Puterea cu exponent număr întreg a unui număr rațional

Definiția 1.1. Puterea cu exponent număr natural a unui număr rațional nenul se definește la fel ca puterea cu exponent natural a unui număr întreg.

Pentru orice număr rațional nenul aa și pentru orice număr natural n2n \ge 2, puterea nn a lui aa este produsul nn care factorul aa apare de nn ori. Acest produs se notează an=aa...an factoria^n = \underbrace{a \cdot a \cdot ... \cdot a}_{n \text{ factori}}.

Exemplu

(23)4=2434=1681\left(\dfrac{2}{3}\right)^4 = \dfrac{2^4}{3^4} = \dfrac{16}{81}

  • Observație: În scrierea ana^n unde aa este număr rațional nenul și nn este număr natural n2n \ge 2, aa se numește baza puterii, iar nn se numește exponentul puterii.

  • Observație: a0=1,aQa^0 = 1, \forall a \in \mathbb{Q}^*.

Exemplu

(56)0=1\left(\dfrac{5}{6}\right)^0 = 1

Notă: 000^0 nu are sens (nedeterminare).

Definiția 1.2. Puterea cu exponent număr negativ a unui număr rațional nenul se definește astfel:

an=1an,aQ,nNa^{-n} = \dfrac{1}{a^n}, \quad \forall a \in \mathbb{Q}^*, n \in \mathbb{N}^*

Exemplu

72=172=1497^{-2} = \dfrac{1}{7^2} = \dfrac{1}{49}

  • Observație: Dacă abQ,nZ+\dfrac{a}{b} \in \mathbb{Q}, n \in \mathbb{Z}_+, atunci (ab)n=anbn(aZ,bZ)\left(\dfrac{a}{b}\right)^n = \dfrac{a^n}{b^n} \quad (a \in \mathbb{Z}, b \in \mathbb{Z}^*).
Exemplu

(43)2=4232=169\left(\dfrac{4}{3}\right)^2 = \dfrac{4^2}{3^2} = \dfrac{16}{9}

  • Observație: Dacă numărul rațional aa este reprezentat printr-o fracție zecimală periodică, atunci fracția zecimală se transformă în fracție ordinară ireductibilă și apoi se efectuează ridicarea la putere.

  • Observație: Dacă ridicăm un număr rațional negativ la o putere pară obținem un număr rațional pozitiv.

(a)2n=a2n,aQ,nZ(-a)^{2n} = a^{2n}, \forall a \in \mathbb{Q}^*, n \in \mathbb{Z}

Exemplu

(57)2=(57)2=2549\left(-\dfrac{5}{7}\right)^2 = \left(\dfrac{5}{7}\right)^2 = \dfrac{25}{49}

  • Observație: Dacă ridicăm un număr rațional negativ la o putere impară obținem un număr rațional negativ.

(a)2n+1=a2n+1,aQ,nZ(-a)^{2n+1} = -a^{2n+1}, \forall a \in \mathbb{Q}^*, n \in \mathbb{Z}

Exemplu

(14)3=(14)3=164\left(-\dfrac{1}{4}\right)^3 = -\left(\dfrac{1}{4}\right)^3 = -\dfrac{1}{64}

  • Observație: an=(a1)n=(an)1,aQ,nZa^{-n} = (a^{-1})^n = (a^n)^{-1}, \forall a \in \mathbb{Q}^*, n \in \mathbb{Z}
Exemplu

(67)2=((67)1)2=((67)2)1=(3649)1=4936\left(\dfrac{6}{7}\right)^{-2} = \left(\left(\dfrac{6}{7}\right)^{-1}\right)^2 = \left(\left(\dfrac{6}{7}\right)^2\right)^{-1} = \left(\dfrac{36}{49}\right)^{-1} = \dfrac{49}{36}


Reguli de calcul cu puteri

1) Înmulțirea puterilor care au aceeași bază:

(ab)n(ab)m=(ab)n+m,aZ,bZ,m,nZ\left(\dfrac{a}{b}\right)^n \cdot \left(\dfrac{a}{b}\right)^m = \left(\dfrac{a}{b}\right)^{n+m}, \quad \forall a \in \mathbb{Z}, b \in \mathbb{Z}^*, m, n \in \mathbb{Z}

Exemplu

(27)21(27)9=(27)21+9=(27)30\left(\dfrac{2}{7}\right)^{21} \cdot \left(\dfrac{2}{7}\right)^9 = \left(\dfrac{2}{7}\right)^{21+9} = \left(\dfrac{2}{7}\right)^{30}

2) Împărțirea puterilor care au aceeași bază:

(ab)n:(ab)m=(ab)nm,aZ,bZ,m,nZ\left(\dfrac{a}{b}\right)^n : \left(\dfrac{a}{b}\right)^m = \left(\dfrac{a}{b}\right)^{n-m}, \quad \forall a \in \mathbb{Z}, b \in \mathbb{Z}^*, m, n \in \mathbb{Z}

Exemplu

(56)44:(56)25=(56)4425=(56)19\left(\dfrac{5}{6}\right)^{44} : \left(\dfrac{5}{6}\right)^{25} = \left(\dfrac{5}{6}\right)^{44-25} = \left(\dfrac{5}{6}\right)^{19}

3) Puterea unei puteri:

[(ab)n]m=(ab)nm,aZ,bZ,m,nZ\left[\left(\dfrac{a}{b}\right)^n\right]^m = \left(\dfrac{a}{b}\right)^{n \cdot m}, \quad \forall a \in \mathbb{Z}, b \in \mathbb{Z}^*, m, n \in \mathbb{Z}

Exemplu

[(32)7]6=(32)76=(32)42\left[\left(\dfrac{3}{2}\right)^7\right]^6 = \left(\dfrac{3}{2}\right)^{7 \cdot 6} = \left(\dfrac{3}{2}\right)^{42}

4) Puterea unui produs:

(abcd)n=(ab)n(cd)n,a,cZ,b,dZ,m,nZ\left(\dfrac{a}{b} \cdot \dfrac{c}{d}\right)^n = \left(\dfrac{a}{b}\right)^n \cdot \left(\dfrac{c}{d}\right)^n, \quad \forall a, c \in \mathbb{Z}, b, d \in \mathbb{Z}^*, m, n \in \mathbb{Z}

Exemplu

(1325)3=(13)3(25)3=1278125=83375\left(\dfrac{1}{3} \cdot \dfrac{2}{5}\right)^3 = \left(\dfrac{1}{3}\right)^3 \cdot \left(\dfrac{2}{5}\right)^3 = \dfrac{1}{27} \cdot \dfrac{8}{125} = \dfrac{8}{3375}