Wykładnik liczy czynniki, dopóki przestaje być liczbą czynników
Przy wykładniku całkowitym nie ma czego tłumaczyć: 2⁵ to pięć dwójek pomnożonych przez siebie, czyli 32. Ciekawe są przypadki, w których wykładnik nie jest już liczbą czynników, a są trzy: zero, liczba ujemna i ułamek. Za każdym stoi jedna reguła, a każda reguła wynika z tego samego faktu: mnożenie potęg o tej samej podstawie dodaje ich wykładniki.
Zero: 2³ ÷ 2³ to 1, a odjęcie wykładników daje 2⁰, więc 2⁰ musi być równe 1, dla każdej podstawy oprócz samego 0. Ujemny: 2³ ÷ 2⁵ to 1/4, a odjęcie daje 2⁻², więc wykładnik ujemny oznacza ODWROTNOŚĆ, a nigdy ujemny wynik. Ułamkowy: 2^(1/2) razy 2^(1/2) to 2¹, więc 2^(1/2) to liczba, której kwadrat to 2, czyli pierwiastek kwadratowy.
Wszystko tutaj jest dokładne. 2⁻³ to 1/8, a nie 0.125, (2/3)³ to 8/27, 9^(1/2) to dokładnie 3, a 8^(1/2) zostaje 2√2 zamiast zwinąć się do 2.828. Ułamek dziesiętny jest podawany obok dokładnego wyniku zawsze, gdy istnieje, i oznaczany jako przybliżenie zawsze, gdy nim jest.
Na co zwrócić uwagę
Wykładnik ujemny daje odwrotność, a nie liczbę ujemną. 2⁻³ to 1/8 i jest dodatnie; tylko ujemna PODSTAWA może dać ujemny wynik.
Zero w wykładniku daje 1 dla każdej podstawy oprócz zera. 0⁰ nie ma ustalonej wartości, a 0 do potęgi ujemnej oznaczałoby dzielenie przez zero.
Wykładnik ułamkowy to pierwiastek: mianownik mówi, jaki pierwiastek, a licznik jest potęgą. 8^(2/3) to pierwiastek sześcienny z 8 podniesiony do kwadratu, czyli 4.
Ułamek podniesiony do potęgi podnosi obie części. (2/3)³ to 8/27: mianownik też jest podnoszony do sześcianu, a ten krok najczęściej się pomija.
Znak ujemnej podstawy zależy wyłącznie od wykładnika: wykładnik parzysty łączy minusy w pary i daje dodatni wynik, nieparzysty zostawia jeden minus.
Nawiasy zmieniają wszystko. (−2)⁴ to 16, ale −2⁴ to −16, bo bez nawiasów potęga wiąże silniej niż minus.
Jak obliczyć potęgę
1
Najpierw sprawdź znak wykładnika
Jeśli jest ujemny, zapisz odwrotność i zmień wykładnik na dodatni: 2⁻³ staje się 1/2³. Zrobienie tego na początku chroni przed klasycznym błędem odpowiedzi −8.
2
Sprawdź, czy jest ułamkiem
Wykładnik ułamkowy to pierwiastek. Mianownik ułamka wybiera pierwiastek, a licznik jest potęgą: x^(m/n) to pierwiastek n-tego stopnia z x^m.
3
Zajmij się podstawą w postaci ułamka
Podnieś licznik i mianownik osobno. (2/3)³ to 2³ przez 3³, czyli 8/27.
4
Wymnóż to, co zostało
Wykładnik całkowity to teraz po prostu wielokrotne mnożenie. Pamiętaj o znaku: nieparzysta liczba ujemnych czynników daje ujemny wynik.
5
Dokończ odwrotność, jeśli była
Odwróć wynik, który właśnie obliczono. 1/2³ to 1/8; sprawdź też, czy wynik jest mniejszy od 1, bo tak zawsze jest przy wykładniku ujemnym i podstawie większej od 1.
Potęgi i reguła za każdą z nich
Cztery przypadki, które nie są zwykłym wielokrotnym mnożeniem, obok tych, które nim są.
Potęga
Reguła
Dokładny wynik
Jako ułamek dziesiętny
2⁵
wielokrotne mnożenie
32
32
2⁰
wszystko oprócz 0 do potęgi 0 daje 1
1
1
2⁻³
wykładnik ujemny to odwrotność
1/8
0,125
(2/3)³
podnieś licznik i mianownik
8/27
0.296…
9^(1/2)
wykładnik ułamkowy to pierwiastek
3
3
8^(1/2)
pierwiastek uproszczony, nie zaokrąglony
2√2
2.828…
(−2)⁴
wykładnik parzysty, minusy łączą się w pary
16
16
(−2)³
wykładnik nieparzysty, jeden minus zostaje
−8
−8
Przykłady z rozwiązaniem
Prosty przypadek: 2⁵
plain
2^5
Pięć dwójek pomnożonych przez siebie: 2 × 2 × 2 × 2 × 2 = 32. To jedyny przypadek, w którym wykładnik naprawdę jest liczbą czynników, i warto go raz rozpisać, żeby przypadki poniżej dało się zobaczyć jako odstępstwa od niego.
Wykładnik ujemny: 2⁻³
plain
2^-3
Nie −8. Wykładnik ujemny oznacza odwrotność: 2⁻³ to 1/2³ = 1/8. Powodem jest dzielenie: 2² ÷ 2⁵ to 1/8, a odjęcie wykładników daje 2⁻³, więc oba muszą być równe. Wynik jest dodatni i mniejszy od 1.
Ułamek jako podstawa: (2/3)³
plain
(2/3)^3
Obie części są podnoszone do sześcianu: 2³ przez 3³, czyli 8/27. Podniesienie tylko licznika, bardzo częsta pomyłka, dałoby 8/3, ponad 8 razy za dużo. Jako ułamek dziesiętny to 0.296… i nigdy się nie kończy, więc uczciwym wynikiem jest ułamek zwykły.
Wykładnik ułamkowy: 9^(1/2)
plain
9^1/2
Potęga 1/2 to pierwiastek kwadratowy, więc to dokładnie √9 = 3. Powód: 9^(1/2) razy 9^(1/2) dodaje wykładniki i daje 9¹, więc 9^(1/2) musi być liczbą, której kwadrat to 9.
Gdy pierwiastek nie wychodzi: 8^(1/2)
plain
8^1/2
√8 jest liczbą niewymierną, więc wynik zostaje pierwiastkiem, uproszczonym do 2√2 przez wyłączenie czynnika kwadratowego 4. Ułamek dziesiętny 2.828… stoi obok jako przybliżenie, nigdy zamiast niego.
Znak ujemnej podstawy: (−2)⁴ i (−2)³
plain
(-2)^4
Cztery ujemne czynniki łączą się w dwa dodatnie iloczyny, więc (−2)⁴ = 16. Trzy zostawiają jeden minus bez pary, więc (−2)³ = −8. Znak zależy wyłącznie od wykładnika; zauważ też, że −2⁴ bez nawiasów oznacza −(2⁴) = −16, a to inne pytanie.
Częste błędy
Odczytywanie wykładnika ujemnego jako ujemnego wyniku. 2⁻³ to 1/8, a nie −8: minus przenosi potęgę do mianownika, a nie trafia do wyniku.
Mnożenie podstawy przez wykładnik. 2⁵ to 32, a nie 10. Wykładnik liczy czynniki; nie jest mnożnikiem.
Podnoszenie do potęgi tylko licznika ułamka. (2/3)³ to 8/27, a nie 8/3: mianownik też jest podnoszony do sześcianu.
Pomijanie nawiasów wokół ujemnej podstawy. (−2)⁴ to 16, a −2⁴ to −16, bo potęga wiąże silniej niż minus.
Przekonanie, że 0⁰ to 1 albo 0. Nie ma ustalonej wartości; różne dziedziny przyjmują różne konwencje, a ta strona odmawia, zamiast wybierać jedną.
Zaokrąglanie pierwiastka zamiast upraszczania go. 8^(1/2) to dokładnie 2√2; 2.83 to przybliżenie i przestaje być przydatne w chwili, gdy wartość znów zostanie podniesiona do kwadratu.
Potęgi: najczęstsze pytania
Co oznacza wykładnik ujemny?
Odwrotność. x⁻ⁿ to 1/xⁿ, więc 2⁻³ to 1/8, czyli liczba dodatnia mniejsza od 1. Wynika to z dzielenia potęg: 2² ÷ 2⁵ to 1/8, a odjęcie wykładników daje 2⁻³, więc oba muszą być tym samym.
Dlaczego każda liczba do potęgi zero równa się 1?
Bo podzielenie potęgi przez nią samą daje 1, a odjęcie wykładników daje zero: 2³ ÷ 2³ = 1 i zarazem = 2⁰. Jedynym wyjątkiem jest 0⁰, które nie ma ustalonej wartości: wzór wymuszający 1 potrzebuje podstawy, przez którą wolno dzielić.
Co oznacza wykładnik ułamkowy?
Pierwiastek. Mianownik mówi, jaki pierwiastek, a licznik jest potęgą: x^(1/2) to pierwiastek kwadratowy, x^(1/3) sześcienny, a x^(2/3) to pierwiastek sześcienny z x do kwadratu. Wynika to z mnożenia potęg: x^(1/2) razy x^(1/2) to x¹.
Jak podnieść ułamek do potęgi?
Podnieś licznik i mianownik osobno: (2/3)³ = 2³/3³ = 8/27. Podniesienie tylko licznika to tutaj najczęstszy błąd, a wynik różni się wtedy o mianownik podniesiony do tej potęgi.
Czy (−2)⁴ to to samo co −2⁴?
Nie, i warto to zapamiętać. (−2)⁴ podnosi −2 do czwartej potęgi i daje +16. Bez nawiasów −2⁴ oznacza −(2⁴) = −16, bo potęgowanie odbywa się przed zastosowaniem minusa. Zawsze bierz ujemną podstawę w nawias.
Kiedy potęga liczby ujemnej jest dodatnia?
Gdy wykładnik jest parzysty. Każda para ujemnych czynników daje w iloczynie liczbę dodatnią, więc parzysta liczba czynników nie zostawia nic ujemnego, a nieparzysta zostawia dokładnie jeden minus. (−3)² to 9, a (−3)³ to −27.
Ile to jest 2 do potęgi 1/2?
Pierwiastek kwadratowy z 2, liczba niewymierna, więc dokładny wynik to √2, a 1.414… to tylko jego przybliżenie. Ta strona zachowuje pierwiastek i upraszcza go, gdzie się da: 8^(1/2) jest zapisywane jako 2√2, a nie zostawiane jako √8.
Czy ten kalkulator liczy pierwiastki sześcienne?
Dokładnie oblicza wykładniki będące pierwiastkiem kwadratowym i potęgi całkowite dowolnej podstawy, więc x^(1/2) i x^(3) działają. Inne pierwiastki ułamkowe, takie jak x^(1/3), to obszar, który kurs matematyki Coddy omawia własnymi krokami z pierwiastkami, bo tam uczy się właśnie obliczeń.