Proprietà delle potenze
Una voce si diffonde a scuola: ogni ora il numero di persone che la conoscono raddoppia. Dopo 12 ore, quante sono? Calcolare $1000 \cdot 2^{12}$ a mano è scomodo, ma le proprietà delle potenze permettono di manipolare queste espressioni senza fare i conti. Vuoi sapere a quale numero si arriva? Lo scopri nell'ultima sezione.
Sai già che $2^3 \cdot 2^5 = 2^8$. La difficoltà non sta nella regola isolata, ma nel riconoscerla dentro un'espressione lunga: con basi diverse da ricondurre a una comune, con lettere, oppure nascosta in un'equazione.
Le quattro proprietà
Esprimi come un'unica potenza di base $5$ applicando le proprietà delle potenze: $\frac{5^4 \cdot 5^{-2}}{5^3}$.
Esprimi come un'unica potenza di base $5$ applicando le proprietà delle potenze: $\frac{5^4 \cdot 5^{-2}}{5^3}$.
Calcola il valore della seguente potenza ed esprimi il risultato sotto forma di frazione ridotta ai minimi termini: $\left(\frac{2}{3}\right)^{-3}$.
Calcola il valore della seguente potenza ed esprimi il risultato sotto forma di frazione ridotta ai minimi termini: $\left(\frac{2}{3}\right)^{-3}$.
Riduci a una sola potenza usando le proprietà opportune: $\left((-7)^3\right)^{-4} \cdot (-7)^5$.
Riduci a una sola potenza usando le proprietà opportune: $\left((-7)^3\right)^{-4} \cdot (-7)^5$.
Stesso esponente, basi diverse
Scrivi come un'unica potenza applicando le proprietà delle operazioni con potenze aventi lo stesso esponente: $15^4 : 3^4 \cdot 2^4$.
Scrivi come un'unica potenza applicando le proprietà delle operazioni con potenze aventi lo stesso esponente: $15^4 : 3^4 \cdot 2^4$.
Indica se la seguente affermazione è vera o falsa, giustificando la risposta mediante le proprietà delle potenze: «Il doppio di $2^8$ è $4^8$».
Indica se la seguente affermazione è vera o falsa, giustificando la risposta mediante le proprietà delle potenze: «Il doppio di $2^8$ è $4^8$».
Matteo deve semplificare l'espressione $2^4 \cdot 5^4$. Nella sua verifica scrive il seguente procedimento: $$2^4 \cdot 5^4 = 10^8$$ e giustifica la risposta dicendo:…
Matteo deve semplificare l'espressione $2^4 \cdot 5^4$. Nella sua verifica scrive il seguente procedimento:
$$2^4 \cdot 5^4 = 10^8$$e giustifica la risposta dicendo: «Moltiplico le basi ($2 \cdot 5 = 10$) e sommo gli esponenti ($4 + 4 = 8$)».
- a) Spiega in dettaglio perché il ragionamento di Matteo contraddice il significato di potenza come prodotto ripetuto di fattori e quale regola ha confuso per errore.
- b) Correggi l'esercizio applicando la proprietà adeguata e calcola il valore numerico finale.
Semplificare espressioni con le lettere
Con le lettere si procede allo stesso modo: si raggruppano le potenze con la stessa base. Di solito il risultato si chiede con esponenti positivi (con $x \neq 0$, $y \neq 0$).
Quando le basi sono numeri diversi, scomponili in fattori primi: $18 = 2\cdot 3^2$, $12 = 2^2\cdot 3$, $24 = 2^3 \cdot 3$, $9 = 3^2$. Poi applica le proprietà a $2$ e a $3$ separatamente.
Semplifica la seguente espressione algebrica lasciando il risultato con esponenti positivi: $\frac{x^3 \cdot y^{-2}}{x^{-1} \cdot y^4}$.
Semplifica la seguente espressione algebrica lasciando il risultato con esponenti positivi: $\frac{x^3 \cdot y^{-2}}{x^{-1} \cdot y^4}$.
Semplifica al massimo la seguente espressione algebrica, usando le proprietà delle potenze e lasciando il risultato senza esponenti negativi:…
Semplifica al massimo la seguente espressione algebrica, usando le proprietà delle potenze e lasciando il risultato senza esponenti negativi: $\left( \frac{a^{-2} \cdot b^3}{a \cdot b^{-1}} \right)^{-2}$.
Semplifica la seguente espressione scomponendo prima in fattori le basi e applicando le proprietà delle potenze. Esprimi il risultato come prodotto di potenze di basi…
Semplifica la seguente espressione scomponendo prima in fattori le basi e applicando le proprietà delle potenze. Esprimi il risultato come prodotto di potenze di basi prime: $\frac{18^2 \cdot 12^{-3}}{24^{-1} \cdot 9^3}$.
Confrontare potenze senza calcolatrice
Per confrontare due potenze il trucco è scriverle con la stessa base (e poi confrontare gli esponenti) oppure con lo stesso esponente (e poi confrontare le basi).
Prima di fare qualsiasi calcolo con carta e penna, stima quale di questi due numeri ritieni sia maggiore: $A = 2^{30}$ o $B = 3^{20}$. Giustifica brevemente la tua…
Prima di fare qualsiasi calcolo con carta e penna, stima quale di questi due numeri ritieni sia maggiore: $A = 2^{30}$ o $B = 3^{20}$. Giustifica brevemente la tua intuizione iniziale tenendo conto che $A$ ha esponente maggiore ma base minore rispetto a $B$.
Poi verifica la tua previsione in modo rigoroso senza calcolatrice: usa la proprietà della potenza di una potenza, $(a^m)^n = a^{m \cdot n}$, per riscrivere entrambi i numeri in modo che abbiano lo stesso esponente esterno e concludi quale sia maggiore.
Senza usare la calcolatrice, determina quale delle seguenti quantità è maggiore: $3^{50}$ o $9^{20}$. Giustifica la risposta trasformando una delle potenze in modo che…
Senza usare la calcolatrice, determina quale delle seguenti quantità è maggiore: $3^{50}$ o $9^{20}$. Giustifica la risposta trasformando una delle potenze in modo che entrambe abbiano la stessa base.
Uno studente ha eseguito il seguente sviluppo algebrico per semplificare un'espressione:…
Uno studente ha eseguito il seguente sviluppo algebrico per semplificare un'espressione:
$\frac{10^4 \cdot 5^{-2}}{2^4 \cdot 5^2} = \frac{(2 \cdot 5)^4 \cdot 5^{-2}}{2^4 \cdot 5^2} = \frac{2^4 \cdot 5^4 \cdot 5^{-2}}{2^4 \cdot 5^2} = 5^{4 - 2 - 2} = 5^0 = 1$
Individua se c'è qualche errore nel suo ragionamento, spiegalo in dettaglio e fornisci il risultato corretto applicando rigorosamente le proprietà delle potenze.
Equazioni e applicazioni
Le potenze descrivono fenomeni che si ripetono a ogni passo: raddoppi, dimezzamenti, aumenti percentuali. Per risolvere un'equazione con incognita nell'esponente si riscrive tutto con la stessa base e poi si uguagliano gli esponenti (è un'idea semplice: $a^u = a^v \Rightarrow u = v$ se $a > 0$, $a \neq 1$).
Quando il fenomeno si ripete a intervalli regolari, l'esponente conta i periodi. Se una quantità raddoppia ogni $2$ anni, dopo $t$ anni i periodi sono $\dfrac{t}{2}$ e la quantità è $Q_0 \cdot 2^{t/2}$. Per $t$ pari l'esponente è intero. Ad esempio, se un numero di iscritti a un corso raddoppia ogni $3$ anni a partire da $50$, dopo $12$ anni i periodi sono $12:3 = 4$ e gli iscritti sono $50 \cdot 2^4 = 800$.
Ed ecco la voce a scuola: dopo 12 ore le persone sono $1000 \cdot 2^{12} = 1000 \cdot 4096 = 4.096.000$, un numero molto più grande di qualsiasi scuola.
Una voce in una scuola si diffonde raddoppiando ogni ora il numero di persone che la conoscono. Se inizialmente la conoscono $1000$ persone, esprimi sotto forma di…
Una voce in una scuola si diffonde raddoppiando ogni ora il numero di persone che la conoscono. Se inizialmente la conoscono $1000$ persone, esprimi sotto forma di prodotto con una potenza il numero di persone che la conosceranno dopo $12$ ore e calcola il suo valore finale.
Risolvi la seguente equazione esponenziale esprimendo tutti i termini come potenze della stessa base e operando con i loro esponenti: $4^x \cdot 2^{x+1} = \frac{1}{8}$.
Risolvi la seguente equazione esponenziale esprimendo tutti i termini come potenze della stessa base e operando con i loro esponenti: $4^x \cdot 2^{x+1} = \frac{1}{8}$.
Un capitale viene investito a interesse composto annuo in modo tale che ogni anno il denaro si moltiplica per $1,05$. Se l'investimento iniziale è di $2000$ €, scrivi in…
Un capitale viene investito a interesse composto annuo in modo tale che ogni anno il denaro si moltiplica per $1,05$. Se l'investimento iniziale è di $2000$ €, scrivi in forma di potenza l'espressione che calcola il capitale dopo $t$ anni. Quanto denaro ci sarà dopo $4$ anni?
Trova i valori di $x$ e $y$ che soddisfano simultaneamente le seguenti uguaglianze, utilizzando le proprietà delle potenze per trasformare il sistema in un sistema di…
Trova i valori di $x$ e $y$ che soddisfano simultaneamente le seguenti uguaglianze, utilizzando le proprietà delle potenze per trasformare il sistema in un sistema di equazioni lineari:
$2^x \cdot 4^y = 256$
$\frac{3^{2x}}{9^y} = 27$