Dados um número real a e um número natural n > 1, chama-se potência enésima de \( a \), e indica-se por \( a^n \), o produto de n fatores iguais a \( a \).

\( a^n = \underbrace{a \cdot a \cdot a \cdot \ldots \cdot a}_{\mbox{n fatores}} \)

onde \( a \) é a base e n o expoente.

Por definição:

  • \( a^1 = a \) (Todo número elevado a um é igual a ele mesmo)
  • \( a^0 \) = 1 (Todo número elevado a zero é igual a 1)
  • Potência de expoente negativo: \( a^{-n} = \dfrac{1}{a^n} \), \( a \ne 0 \)

Exemplos:

  • a) \( 5^1 = 5 \)
  • b) \( (-3)^1 = -3 \)
  • c) \( 8^0 = 1 \)
  • d) \( 21^0 = 1 \)
  • e) \( (-2)^0 = 1 \)
  • f) \( 4^{-2} = \dfrac{1}{4^2} = \dfrac{1}{16} \)
  • g) \( (-2)^{-3} = \dfrac{1}{(-2)^3} = \dfrac{1}{(-8)} = -\dfrac{1}{(8)} \)

Observações:

a) (-a)\(^n\) ≠ -a\(^n\)

Exemplo:

  • (-3)\(^2\) = (-3)(-3) = 9
  • -3\(^2\) = -(3)(3) = -9
  • 9 é diferente de -9, logo (-3)\(^2\) ≠ -3\(^2\)

b) Toda potência de expoente par é positiva. Exemplo: 2\(^4\) = 16 e (-2)\(^4\) = 16.

A partir de agora iremos conhecer as propriedades operatórias da potenciação.

Produto de potências de mesma base

Considere, por exemplo, o produto 3\(^2\) ∙ 3\(^4\).

3\(^2\) ∙ 3\(^4\) = \( \underbrace{3 \cdot 3}_{3^2} \) ∙ \( \underbrace{3 \cdot 3 \cdot 3 \cdot 3}_{3^4} \) = 3 ∙ 3 ∙ 3 ∙ 3 ∙ 3 ∙ 3 = 3\(^6\)

Logo, 3\(^2\) ∙ 3\(^4\) = 3\(^6\). Note que basta conservar a base e somar os expoentes.

Portanto:

\( a^m \cdot a^n = a^{m + n} \)

Divisão de potências de mesma base

Considere, por exemplo, a divisão \(\dfrac{6^5}{6^3}\).

\(\dfrac{6^5}{6^3}\) = \(\dfrac{6 \cdot 6 \cdot 6 \cdot 6 \cdot 6}{6 \cdot 6 \cdot 6}\) = 6\(^2\)

Logo, \(\dfrac{6^5}{6^3}\) = 6\(^2\). Note que basta conservar a base e subtrair os expoentes.

Portanto:

\( \dfrac{a^m}{a^n} = a^{m-n} \)

Com essa propriedade, demonstra-se o motivo pelo qual todo número elevado a zero é igual a 1. Por exemplo:

\(\dfrac{7^9}{7^9}\) = 7\(^{9-9}\) = 7\(^0\). Pela propriedade, conserva-se a base e subtrai os expoentes.

\(\dfrac{7^9}{7^9}\) = 1, pois o numerador e o denominador são iguais.

Note a igualdade 7\(^0\) = 1.

Com essa propriedade, demonstra-se, também, a questão sobre os expoentes negativos. Por exemplo:

\(\dfrac{2^2}{2^3}\) = 2\(^{2 - 3}\) = 2\(^{-1}\). Pela propriedade, conserva-se a base e subtrai os expoentes.

\(\dfrac{2^2}{2^3}\) = \(\dfrac{2 \cdot 2}{2 \cdot 2 \cdot 2}\) = \(\dfrac{1}{2}\).

Note a igualdade 2\(^{-1}\) = \(\dfrac{1}{2}\).

Potência de potência

Considere, por exemplo, \( (5^2)^3 \).

\( (5^2)^3 \) = \(5^2\) ∙ \(5^2\) ∙ \(5^2\) = (5 ∙ 5) ∙ (5 ∙ 5) ∙ (5 ∙ 5) = 5\(^6\)

Logo, \( (5^2)^3 \) = 5\(^6\). Note que basta conservar a base e multiplicar os expoentes.

Portanto:

\( (a^m)^n = a^{m \cdot n} \)

Potência de um produto

Considere, por exemplo, \( (3 \cdot 5)^2 \).

\( (3 \cdot 5)^2 \) = \( 15^2 \) = 225

\( 3^2 \cdot 5^2 \) = 9 ∙ 25 = 225

Logo, \( (3 \cdot 5)^2 \) = \( 3^2 \cdot 5^2 \).

Portanto:

\( (a \cdot b)^n = a^n \cdot b^n \)

Potência de um quociente

\( \left( \dfrac{a}{b} \right)^n = \dfrac{a^n}{b^n} \)

Potência de base fracionária e expoente negativo

\( \left( \dfrac{a}{b} \right)^{-n} = \left( \dfrac{b}{a} \right)^n \)

Classifique em verdadeira ou falsa.

  • a) 2\(^3\) ∙ 2\(^8\) = 2\(^{24}\)
  • b) \(\dfrac{3^{10}}{3^2}\) = 3\(^5\)
  • c) \( (3^3)^4 \) = \( 3^{3^4} \)
  • d) (3 + 5)\(^2\) = 3\(^2\) + 5\(^2\) = 9 + 25 = 34
  • e) \(\left( -\dfrac{4}{3} \right)^{-1}\) = \( -\dfrac{3}{4} \)

a) 2\(^3\) ∙ 2\(^8\) = 2\(^{24}\)

2\(^3\) ∙ 2\(^8\) = 2\(^{3 + 8}\) = 2\(^{11}\). Falsa

b) \(\dfrac{3^{10}}{3^2}\) = 3\(^5\)

\(\dfrac{3^{10}}{3^2}\) = 3\(^{10 - 2}\) = 3\(^8\). Falsa

c) \( (3^3)^4 \) = \( 3^{3^4} \)

\( (3^3)^4 \) = \( 3^{3 \cdot 4} \) = 3\(^{12} \)

\( 3^{3^4} \) = 3\(^{81}\)

3\(^{12}\) ≠ 3\(^{81}\). Falsa

d) (3 + 5)\(^2\) = 3\(^2\) + 5\(^2\) = 9 + 25 = 34

(3 + 5)\(^2\) = 8\(^2\) = 64. Falsa

e) \(\left( -\dfrac{4}{3} \right)^{-1}\) = \( -\dfrac{3}{4} \)

\(\left( -\dfrac{4}{3} \right)^{-1}\) = \(\left( -\dfrac{3}{4} \right)^{1}\) = \( -\dfrac{3}{4} \). Verdadeira

Qual é o valor da expressão x = \(\dfrac{(a \cdot b)^5 \cdot (a \cdot c)^4}{(a \cdot b \cdot c)^2}\)?

\(\dfrac{(a \cdot b)^5 \cdot (a \cdot c)^4}{(a \cdot b \cdot c)^2}\) = \(\dfrac{a^5 \cdot b^5 \cdot a^4 \cdot c^4}{a^2 \cdot b^2 \cdot c^2}\) =

= \(\dfrac{a^{5 + 4} \cdot b^5 \cdot c^4}{a^2 \cdot b^2 \cdot c^2}\) = \( \dfrac{a^9 \cdot b^5 \cdot c^4}{a^2 \cdot b^2 \cdot c^2}\) =

= a\(^{9 - 2}\) ∙ b\(^{5 - 2}\) ∙ c\(^{4 - 2}\) = a\(^7\) ∙ b\(^3\) ∙ c\(^2\)

Determine o valor de A = (-0,3)\(^{-2}\) + \((3^{-2})^{-1}\) + 3\(^{-2}\).

(-0,3)\(^{-2}\) + \((3^{-2})^{-1}\) + 3\(^{-2}\) = \(\left(-\dfrac{3}{10}\right)^{-2}\) + \(3^{(-2) \cdot (-1)}\) + \(\dfrac{1}{3^2}\) =

= \(\left(-\dfrac{10}{3}\right)^2\) + \(3^2\) + \(\dfrac{1}{9}\) = \(\dfrac{100}{9}\) + 9 + \(\dfrac{1}{9}\) = \(\dfrac{100 + 81 + 1}{9}\) = 182/9

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