Potencias

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Revisión de 10:39 18 oct 2007

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Tabla de contenidos

1 Potencias de naturales
2 Propiedades de las potencias de naturales
3 Potencias de enteros
4 Potencias de fracciones
- 4.1 Potencias de exponente negativo
5 Ejercicios

Potencias de naturales

Una potencia de base $a\;\!$ y exponente $n\;\!$ consiste en multiplicar $n\;\!$ veces la base $a\;\!$ .

$a^n =a \cdot a \cdots a\;\!$

Una potencia es un modo abreviado de escribir un producto de un número por sí mismo.

En la expresión de la potencia de un número consideramos dos partes:

La base es el número que se multiplica por sí mismo
El exponente es el número que indica las veces que la base aparece como factor.

Una potencia se escribe tradicionalmente poniendo el número base de tamaño normal y junto a él, arriba a su derecha se pone el exponente, de tamaño más pequeño.

Para nombrar o leer una potencia decimos primeramente el número base, después decimos lo referente al exponente. Cuando el exponente es 2 se dice "elevado al cuadrado", cuando el exponente es 3 se dice "elevado al cubo". En los demás casos se dice "elevado a la cuarta, quinta, sexta... potencia".

Actividad Interactiva: Potencias

Actividad 1. Potencia de un número natural.

Actividad:

Observa cómo varía el resultado al modificar la base y el exponente.

Shift-Click aquí si no se ve bien la escena

Haz uso de la escena anterior y contesta en tu cuaderno:

a) ¿Qué valor tiene una potencia cuya base es el número 0 sea cual sea el exponente?

b) ¿Qué valor tiene una potencia cuya base es el número 1 sea cual sea el exponente?

c) ¿Qué valor tienen las potencias de cualquier base cuando su exponente es el número 0 ?

d) ¿Qué valor tiene una potencia cuyo exponente es el número 1 ?

Cuando el exponente de una potencia es el número 1 no se pone exponente, basta con poner el número de la base

Propiedades de las potencias de naturales

$a^0=1\,\!$ $a^m \cdot a^n=a^{n+m}$ $\cfrac{a^m}{a^n}=a^{m-n}\,\!$ $(a^m)^n=a^{m \cdot n}$

$(a^n \cdot b^n)=(a \cdot b)^n$ $\cfrac{a^n}{b^n}=\left ( \frac{a}{b} \right )^n\,\!$

Actividad Interactiva: Propiedades de las potencias

Actividad 1. Propiedades de las potencias de números naturales.

Actividad:

En las siguientes escenas, para ver paso a paso las transformaciones debes pulsar sobre el triángulo azul de arriba de la escena.

Producto de potencias de la misma base:

El producto de varias potencias de la misma base equivale a otra potencia cuya base es la misma y cuyo exponente es la suma de los exponentes.

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Cociente de potencias de la misma base:

El cociente de dos potencias de la misma base equivale a otra potencia cuya base es la misma y cuyo exponente es la resta de los exponentes.

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Potencia de exponente 0:

Sigue actuando sobre la escena anterior, haz que los dos exponentes sean iguales, ello dará como resultado una potencia de exponente 0. Observa el valor de esa potencia.

Habrás descubierto que: Una potencia de exponente 0 vale 1.

Potencia de una potencia:

La potencia de una potencia equivale a una potencia simple cuya base es la misma y cuyo exponente es el producto de los exponentes.

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Potencia de un producto:

La potencia de un producto equivale al producto de potencias cuyas bases son cada uno de los factores y cuyo exponente es el mismo.

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Actividad 2. Autoevaluación.

Actividad:

En las siguientes escenas rellena todas las cajas inferiores y pulsa "intro" al final.

Cuando hayas marcado correctamente los tres aparecerá el mensaje CORRECTO, pero si marcas antes un número equivocado ya no aparecerá ese mensaje, por eso, no emplees los triángulos arriba y abajo para variar el número.

Elementos de una potencia:

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Operaciones con potencias de la misma base:

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Asocia los resultados de estas potencias:

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Potencias de enteros

Las potencias de enteros cumplen las mismas propiedades que las potencias de números naturales.

Potencia de base negativa:
Al elevar un número negativo a una potencia, el resultado es positivo si el exponente es par y negativo si es impar.

Ejemplos:

Actividad Interactiva: Potencias de números enteros

Actividad 1. Potencias de base negativa.

Actividad:

Calcula las siguientes potencias y comprueba los resultados en la escena siguiente:

a) $( - 3) 4$ b) $( - 4) 5$ c) $( - 10) 5$ d) $( - 2) 10$

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Usa los pulsadores o el teclado para modificar los valores de la base y del exponente.

Pulsa INICIO cada vez que quieras iniciar uno nuevo. Anota en tu cuaderno los resultados.

Potencias de fracciones

Las potencias con números racionales cumplen las mismas propiedades que con números naturales y enteros.

Ejemplos:

Pulsa los botones para obtener ejemplos de cada tipo:

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Tan sólo queda añadir el siguiente caso:

Potencias de exponente negativo

Sea $n \in \mathbb{N}$ , se define la potencia de exponente negativo como:

$a^{-n}=\cfrac{1}{a^n}$

Como consecuencia, $\left ( \cfrac{a}{b} \right )^{-n}=\left ( \cfrac{b}{a} \right )^{n}$ .

Ejemplos:

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Actividad Interactiva: Potencias de exponente negativo

Actividad 1. Potencias de exponente negativo.

Actividad:

Calcula las siguientes potencias y comprueba los resultados en la escena siguiente:

a) $3 - 5$ b) $5 - 3$ c) $7 - 2$ d) $2 - 7$

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Usa los pulsadores o el teclado para modificar los valores de la base y del exponente. Pulsa INICIO cada vez que quieras iniciar uno nuevo. Anota en tu cuaderno los resultados.

Si obtienes resultados un poco "extraños" prueba a aumentar el número de decimales del resultado en el control de la parte de arriba.

Actividad 2. Autoevaluación.

Actividad:

Pulsa el botón "EJERCICIO" y lee atentamente el enunciado. Lo haces en tu cuaderno, escribes la solución en la escena y pulsas el botón "SOLUCIÓN" para ver si lo has hecho bien.

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Ejercicios

Actividad Interactiva: Operaciones con potencias

Actividad 1. Autoevaluación: Operaciones con potencias de enteros y racionales.

Actividad:

Pulsa el botón EJERCICIO para ver el enunciado. Lo haces en tu cuaderno, escribes la solución en la escena (de forma que la base no sea una potencia) y pulsas el botón SOLUCIÓN para ver si lo has hecho bien.

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Actividades Interactivas: Propiedades de las potencias

Actividad 1: Producto de potencias.

Actividad:

Escribe en tu cuaderno los siguientes productos en forma de potencia:

$a)\ 2^3 \cdot 2^7 \quad b)\ 3^5 \cdot 3^3 \quad c)\ 5^5 \cdot 5^3 \quad d)\ 2^{-3} \cdot 2^5 \quad e)\ 3^{-5} \cdot 3^{-3} \quad f)\ 5^{-5} \cdot 5^3$
Comprueba tus resultados en la siguiente escena.

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Actividad 2: Cociente de potencias.

Actividad:

Escribe en tu cuaderno los siguientes cocientes en forma de potencia:

$a)\ \frac{2^7}{2^3} \quad b)\ \frac{3^5}{3^3} \quad c)\ \frac{5^3}{5^3} \quad d)\ \frac{2^7}{2^{-3}} \quad e)\ \frac{3^{-2}}{3^2} \quad f)\ \frac{5^{-4}}{5^{-3}}$
Comprueba tus resultados en la siguiente escena.

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Actividad 3: Potencia de un producto.

Actividad:

Expresa en forma de producto de potencias los siguientes expresiones:

$a)\ (2 \cdot 5)^6 \quad b)\ (3 \cdot 4)^2 \quad c)\ (2 \cdot 8)^3 \quad d)\ (4 \cdot 6)^4 \quad e)\ (2 \cdot 5)^{-2} \quad f)\ (3 \cdot 2)^{-3} \quad g)\ (2 \cdot 5)^{-3}$
Calcula la solución en tu cuaderno y compruébalo en la escena siguiente.

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Actividad 4: Potencia de un cociente.

Actividad:

Expresa en forma de cociente de potencias los siguientes expresiones:

$a)\ \left( \frac{8}{2} \right )^6 \quad b)\ \left( \frac{8}{4} \right )^2 \quad c)\ \left( \frac{10}{5} \right )^3 \quad d)\ \left( \frac{8}{4} \right )^{-2} \quad e)\ \left( \frac{10}{5} \right )^{-3} \quad f)\ \left( \frac{9}{3} \right )^{-4}$
Calcula la solución en tu cuaderno y compruébalo en la escena siguiente.

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Actividad 5: Potencia de una potencia.

Actividad:

Escribe en tu cuaderno las siguientes potencias en forma de potencia con un solo exponente:

$a)\ (2^3)^7 \quad b)\ (3^5)^3 \quad c)\ (5^5)^3 \quad d)\ (2^{-3})^2 \quad e)\ (3^3)^{-2} \quad f)\ (5^{-2})^{-3}$
Calcula la solución en tu cuaderno y compruébalo en la escena siguiente.

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Actividad Interactiva: Potencias

Actividad 1. Juegos.

Actividad:

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Ejercicios: Potencias de naturales

1. Simplifica:

a) $(x^2)^5\,\!$ b) $x^3 \cdot x^4 \cdot x^2$ c) $(x^3)^2 \cdot (x^2)^4 \cdot x$

Solución:

a) $x^{10}\,\!$ b) $x^9\,\!$ c) $x^{15}\,\!$

2. Simplifica:

a) $\cfrac{3^5}{3^2}$ b) $\cfrac{5^4}{5^2}$ c) $\cfrac{2^3 \cdot 5^4}{2 \cdot 5^2}$

Solución:

a) $3^3\,\!$ b) $5^2\,\!$ c) $2^2 \cdot 5^2$

Ejercicios: Potencias de enteros

1. Calcula:

a) $(-2)^3 \,\!$ b) $-2^4 \,\!$ c) $(-2)^6 \,\!$ d) $(-1)^{10} \,\!$ e) $(-1)^{11}\,\!$ f) $-2^0 \,\!$

Solución:

a) -8 b) -16 c) 64 d) 1 e) -1 f) -1

Ejercicios: Potencias de fracciones

1. Simplifica y expresa en forma de fracción:

a) $\cfrac{-5^2}{5^5}$ b) $\cfrac{0,001}{10^2}$ c) $\cfrac{(a^3 \cdot b^{-2})^2}{a^4 \cdot b^{-3}}$

Solución:

a) $-\cfrac{1}{125}$ b) $\cfrac {1}{100.000}$ c) $\cfrac{a^2}{b}$

2. Simplifica:

a) $\left ( \cfrac{-1}{5} \right )^3$ b) $\left [ \left ( \cfrac{-1}{3} \right )^{-2} \right ]^2$ c) $\left ( \cfrac{-1}{3} \right )^3 \cdot \left ( \cfrac{1}{-3} \right )^{-2}$

Solución:

a) $-\cfrac{1}{125}$ b) $81 \;\!$ c) $-\cfrac{1}{3}$

3. Calcula utilizando las propiedades de las potencias:

$a)\ \frac{6^3.8^4}{3^0.3^3.2^4.2^2} \quad b)\ \frac{25^3.3^{-2}}{15^4.3^{-3}.5^4} \quad c)\ \frac{10^3.16.5^2}{100.8.25}$

Solución:

$a)\ \frac{6^3.8^4}{3^0.3^3.2^4.2^2}= \frac{(2.3)^3.(2^3)^4}{1.3^3.2^6}= \frac{2^3.3^3.2^{12}}{3^3.2^6}= \frac{2^{15}.3^3}{3^3.2^6}=2^9$

$b)\ \frac{25^3.3^{-2}}{15^4.3^{-3}.5^4}= \frac{(5^2)^3.3^{-2}}{(3.5)^4.3^{-3}.5^4}= \frac{5^6.3^{-2}}{3^4.5^4.3^{-3}.5^4}= \frac{5^6.3^{-2}}{3.5^8}= 5^{-2}.3^{-3}= \frac{1}{5^2.3^3}$

$c)\ \frac{10^3.16.5^2}{100.8.25}= \frac{(2.5)^3.2^4.5^2}{2^2.5^2.2^3.5^2}= \frac{2^7.5^5}{2^5.5^4}=2^2.5$

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