8º ano → Expoentes e potências ↓
Leis dos expoentes
As regras dos expoentes são regras que explicam como lidar com operações matemáticas envolvendo potências de números. Os expoentes são usados para representar números que são multiplicados por si mesmos um certo número de vezes. Nesta lição, exploraremos essas regras em detalhes e fornecemos muitos exemplos para ajudá-lo a entender como elas funcionam em diferentes situações. Vamos começar nossa jornada no maravilhoso mundo dos expoentes!
Entendendo os expoentes
Antes de nos aprofundarmos nas regras, é importante entender o que são expoentes. O expoente é um número pequeno escrito no canto superior direito do número base, indicando quantas vezes o número base foi multiplicado por si mesmo.
Por exemplo, na expressão 5 3
5 é a base, e 3 é o expoente. Esta expressão significa multiplicar o número base 5 por si mesmo 3 vezes:
5 × 5 × 5 = 125
Os expoentes facilitam a escrita e o manejo de multiplicações grandes ou repetidas.
Leis dos expoentes
Essas regras são ferramentas poderosas para simplificar expressões e resolver equações envolvendo expoentes. Vamos explorar cada regra uma por uma.
1. Produto de potências
A regra do produto das potências diz que quando multiplicamos dois números com a mesma base, somamos seus expoentes. Matematicamente, isso é representado como:
am × an = am+n
Vamos ver um exemplo:
2 3 × 2 4 = 2 3+4 = 2 7
Análise:
2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 = 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2
Observe que a base permanece a mesma (2), e somamos os expoentes: 3 + 4.
2. Quociente de potências
A regra do quociente das potências declara que quando dividimos dois números com a mesma base, subtraímos o expoente do denominador do expoente do numerador:
am ÷ an = am-n
Aqui está um exemplo:
5 4 ÷ 5 2 = 5 4-2 = 5 2
Desmembramento:
5 × 5 × 5 × 5 ÷ (5 × 5) = 5 × 5
Como você pode ver, a base (5) permanece inalterada, e reduzimos o expoente 4 - 2 para simplificar a expressão.
3. Potência da potência
De acordo com a regra da potência, ao elevar uma potência a outra potência, multiplicamos os expoentes:
(am)n = am × n
Exemplo:
(3 2) 3 = 3 2×3 = 3 6
Respectivamente:
(3 × 3)3 = 3 × 3 × 3 × 3 × 3 × 3
4. Potência do produto
A regra da potência do produto significa que quando elevamos um produto a um expoente, ele se aplica a cada um dos fatores:
(a × b)n = an × bn
Veja este exemplo:
(2 × 3) 2 = 2 2 × 3 2
A solução para isso:
(2 × 3) × (2 × 3) = (2 × 2) × (3 × 3) = 4 × 9 = 36
5. Potência do quociente
De acordo com a regra da potência do quociente, se o quociente for elevado a um expoente, então o expoente se aplica tanto ao numerador quanto ao denominador:
(a ÷ b)n = an ÷ bn
Exemplo:
(4 ÷ 2) 3 = 4 3 ÷ 2 3
Descrição:
(4 ÷ 2) × (4 ÷ 2) × (4 ÷ 2) = (4 × 4 × 4) ÷ (2 × 2 × 2) = 64 ÷ 8 = 8
6. Expoente zero
A regra do expoente zero é interessante porque, de acordo com essa regra, a potência de uma base não nula é zero 1:
a0 = 1 (onde a ≠ 0)
Exemplo:
6 0 = 1
Outro exemplo:
1000 0 = 1
Essa regra enfatiza que, não importa quão complexo ou grande seja um valor, ele sempre será simplificado para 1 quando elevado à potência zero.
7. Expoente negativo
A regra do expoente negativo envolve inversos. A regra diz que um expoente negativo significa que você deve tomar o inverso da base:
a-n = 1/an
Exemplo:
2 -3 = 1/2 3 = 1/8
Outro exemplo:
5 -1 = 1/5
Essa regra é útil para simplificar expressões e convertê-las em suas formas inversas.
Simplificação de expressões
Agora que discutimos cada regra, vejamos como podemos usá-las para simplificar expressões complexas. Abaixo estão alguns exemplos:
Simplificar: 2 3 × 2 -1 ÷ 2 2
= 23 + (-1) - 2 = 20 = 1
Simplificar: (3 2 × 4 2) 1/2
= (32)1/2 × (42)1/2 = 3 × 4 = 12
Conclusão
As regras dos expoentes são fundamentais na matemática, fornecendo as ferramentas necessárias para simplificar expressões, resolver equações e entender o crescimento e a decadência exponenciais. Seja multiplicando potências, dividindo-as ou trabalhando com expoentes negativos e zero, essas regras nos mantêm ancorados e fornecem clareza. Com a prática, você descobrirá que essas regras ajudam a resolver uma ampla gama de problemas matemáticos de forma mais eficiente. Continue experimentando diferentes expressões para solidificar seu entendimento e aumentar sua confiança no uso dessas regras.