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LibreTexts Español

9.8: Exponentes racionales

( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)

Objetivos de aprendizaje

Al final de esta sección, podrás:

  • Simplifica expresiones cona1n
  • Simplifica expresiones conamn
  • Usa las leyes de los exponentes para simplemente expresiones con exponentes racionales
Esté preparado

Antes de comenzar, toma este cuestionario de preparación.

  1. Agregar:715+512.
    Si te perdiste este problema, revisa [enlace].
  2. Simplificar:(4x2y5)3.
    Si te perdiste este problema, revisa [enlace].
  3. Simplificar:53.
    Si te perdiste este problema, revisa [enlace].

Simplifique expresiones cona1n

Los exponentes racionales son otra forma de escribir expresiones con radicales. Cuando usamos exponentes racionales, podemos aplicar las propiedades de los exponentes para simplificar las expresiones.

La Propiedad de Poder para Exponentes dice que(am)n=am·n cuando m y n son números enteros. Supongamos que ahora no estamos limitados a números enteros.

Supongamos que queremos encontrar un número p tal que(8p)3=8. Utilizaremos la Propiedad de Poder de los Exponentes para encontrar el valor de p.

(8p)3=8Multiply the exponents on the left.83p=8Write the exponent 1 on the right.83p=81The exponents must be equal.3p=1Solve for p.p=13

Pero también lo sabemos(38)3=8. Entonces debe ser que813=38

Esta misma lógica se puede utilizar para cualquier exponente entero positivo n para mostrar esoa1n=na.

Definición: EXPONENTE RATIONALa1n

Sina es un número real yn2,a1n=na.

Habrá momentos en los que trabajar con expresiones será más fácil si usas exponentes racionales y momentos en los que será más fácil si usas radicales. En los primeros ejemplos, practicarás la conversión de expresiones entre estas dos notaciones.

Ejemplo9.8.1

Escribe como una expresión radical:

  1. x12
  2. y13
  3. z14.
Responder

Queremos escribir cada expresión en la formana.

1. x12
El denominador del exponente es 2, por lo que el índice del radical es 2. No mostramos el índice cuando es 2. x
2. y13
El denominador del exponente es 3, por lo que el índice es 3. 3y
3. z^\frac{1}{4}}
El denominador del exponente es 4, por lo que el índice es 4. 4z
Ejemplo9.8.2

Escribe como una expresión radical:

  1. t12
  2. m13
  3. r14.
Responder
  1. t
  2. 3m
  3. 4r
Ejemplo9.8.3

Escribe como una expresión radical:

  1. b12
  2. z13
  3. p14.
Responder
  1. b
  2. 3z
  3. 4p
Ejemplo9.8.4

Escribe con un exponente racional:

  1. x
  2. 3y
  3. 4z.
Responder

Queremos escribir cada radical en la formaa1n.

1. x
No se muestra ningún índice, por lo que es 2. El denominador del exponente será 2. x12
2. 3y
El índice es 3, por lo que el denominador del exponente es 3. y13
3. 4z
El índice es 4, por lo que el denominador del exponente es 4. z14
Ejemplo9.8.5

Escribe con un exponente racional:

  1. s
  2. 3x
  3. 4b.
Responder
  1. s12
  2. x13
  3. \ (b^ {\ frac {1} {4}}\
Ejemplo9.8.6

Escribe con un exponente racional:

  1. v
  2. 3p
  3. 4p.
Responder
  1. v12
  2. p13
  3. p14
Ejemplo9.8.7

Escribe con un exponente racional:

  1. 5y
  2. 34x
  3. 345z.
Responder
1. 5y
No se muestra ningún índice, por lo que es 2. El denominador del exponente será 2. (5y)12
2. 34x
El índice es 3, por lo que el denominador del exponente es 3. (4x)13
3. 345z
El índice es 4, por lo que el denominador del exponente es 4. 3(5z)14
Ejemplo9.8.8

Escribe con un exponente racional:

  1. 10m
  2. 53n
  3. 346y.
Responder
  1. (10m)12
  2. (3n)15
  3. (486y)14
Ejemplo9.8.9

Escribe con un exponente racional:

  1. 73k
  2. 45j
  3. 382a.
Responder
  1. (3k)17
  2. (5j)14
  3. (1024a)13

En el siguiente ejemplo, puede resultarle más fácil simplificar las expresiones si las reescribe primero como radicales.

Ejemplo9.8.10

Simplificar:

  1. 2512
  2. 6413
  3. 25614.
Responder
1. 2512
Reescribir como una raíz cuadrada. 25
Simplificar. 5
2. 6413
Reescribir como una raíz cubo. 364
Reconocer 64 es un cubo perfecto. 343
Simplificar. 4
3. 25614
Reescribir como una cuarta raíz. 4256
Reconocer 256 es una cuarta potencia perfecta. 444
Simplificar. 4
Ejemplo9.8.11

Simplificar:

  1. 3612
  2. 813
  3. 1614.
Responder
  1. 6
  2. 2
  3. 2
Ejemplo9.8.12

Simplificar:

  1. 10012
  2. 2713
  3. 8114.
Responder
  1. 10
  2. 3
  3. 3

Tenga cuidado con la colocación de los signos negativos en el siguiente ejemplo. Tendremos que usar la propiedadan=1an en un solo caso.

Ejemplo9.8.13

Simplificar:

  1. (64)13
  2. 6413
  3. (64)13.
Responder
1. (64)13
Reescribir como una raíz cubo. 364
Reescribe−64 como un cubo perfecto. 3(4)3
Simplificar. −4
2. 6413
El exponente aplica sólo a los 64. (6413)
Reescribir como una raíz cubo. 364
Reescribir 64 como43. 343
Simplificar. −4
3. (64)13

Reescribir como una fracción con un exponente positivo, usando la propiedad,an=1an.

Escribir como una raíz cubo.

1364
Reescribir 64 como43. 1343
Simplificar. 14
Ejemplo9.8.14

Simplificar:

  1. (125)13
  2. 12513
  3. (125)13.
Responder
  1. −5
  2. −5
  3. 15
Ejemplo9.8.15

Simplificar:

  1. (32)15
  2. 3215
  3. (32)15.
Responder
  1. −2
  2. −2
  3. 12
Ejemplo9.8.16

Simplificar:

  1. (16)14
  2. 1614
  3. (16)14.
Responder
1. (16)14
Reescribir como una cuarta raíz. 416
No hay un número real cuya cuarta potencia sea −16.  
2. 1614
El exponente aplica sólo a los 16. (1614)
Reescribir como una cuarta raíz. 416
Reescribir 16 como24 424
Simplificar. −2
3. (16)14

Reescribir como una fracción con un exponente positivo, usando la propiedad,an=1an.

1(16)14
Reescribir como una cuarta raíz. 1416
Reescribir 16 como24. 1424
Simplificar. 12
Ejemplo9.8.17

Simplificar:

  1. (64)12
  2. 6412
  3. (64)12.
Responder
  1. −8
  2. −8
  3. 18
Ejemplo9.8.18

Simplificar:

  1. (256)14
  2. 25614
  3. (256)14.
Responder
  1. −4
  2. −4
  3. 14

Simplifique expresiones conamn

Trabajemos un poco más con la Propiedad de Potencia para Exponentes.

Supongamos que elevamosa1n al poder m.

(a1n)mMultiply the exponents.a1n·mSimplify.amnSoamn=(na)malso.

Ahora supongamos que llevamosam al1n poder.

(am)1nMultiply the exponents.am·1nSimplify.amnSoamn=namalso.

¿Qué forma utilizamos para simplificar una expresión? Por lo general, primero echamos la raíz, de esa manera mantenemos los números en el radical más pequeños.

Definición: EXPONENTE RATIONALamn

Para cualquier número entero positivo m y n,

amn=(na)m

amn=nam

Ejemplo9.8.19

Escribe con un exponente racional:

  1. y3
  2. 3x2
  3. 4z3
Responder

Queremos usar paraamn=nam escribir cada radical en la formaamn.

  1. Esta cifra dice: “El numerador del exponente es el exponente de y, 3”. Luego muestra la raíz cuadrada de y en cubos. Entonces la cifra dice: “El denominador del exponente es el índice del radical, 2”. Luego muestra y a la potencia 3/2.
  2. Esta cifra dice: “El numerador del exponente es el exponente de x, 2”. Luego muestra la raíz en cubos de x al cuadrado. La cifra dice entonces: “El denominador del exponente es el índice del radical, 3”. Luego muestra y a la potencia 2/3.
  3. Esta cifra dice: “El numerador del exponente es el exponente de z, 3”. Luego muestra la cuarta raíz de z en cubos. La cifra dice entonces: “El denominador del exponente es el índice del radical, 4”. Luego muestra z a la potencia 3/4.
Ejemplo9.8.20

Escribe con un exponente racional:

  1. x5
  2. 4z3
  3. 5y2.
Responder
  1. x52
  2. z34
  3. y25
Ejemplo9.8.21

Escribe con un exponente racional:

  1. 5a2
  2. 3b7
  3. 4m5.
Responder
  1. a25
  2. b73
  3. m54
Ejemplo9.8.22

Simplificar:

  1. 932
  2. 12523
  3. 8134.
Responder

Vamos a reescribir cada expresión como un radical primero usando la propiedad,amn=(na)m. Esta forma nos permite tomar la raíz primero y así mantenemos los números en el radical más pequeños que si usáramos la otra forma.

1. 932
El poder del radical es el numerador del exponente, 3. Dado que el denominador del exponente es 2, esta es una raíz cuadrada. (9)3
Simplificar. 33
  27
2. 12523
El poder del radical es el numerador del exponente, 2. Dado que el denominador del exponente es 3, esta es una raíz cuadrada. (3125)2
Simplificar. 52
  25
3. 8134
El poder del radical es el numerador del exponente, 2. Dado que el denominador del exponente es 3, esta es una raíz cuadrada. (481)3
Simplificar. 33
  27
Ejemplo9.8.23

Simplificar:

  1. 432
  2. 2723
  3. 62534.
Responder
  1. 8
  2. 9
  3. 125
Ejemplo9.8.24

Simplificar:

  1. 853
  2. 8132
  3. 1634.
Responder
  1. 32
  2. 729
  3. 8

Recuerda esobp=1bp. El signo negativo en el exponente no cambia el signo de la expresión.

Ejemplo9.8.25

Simplificar:

  1. 1632
  2. 3225
  3. 452
Responder

Primero reescribiremos cada expresión usandobp=1bp y luego cambiaremos a forma radical.

1. 1632
Reescribir usandobp=1bp. 11632
Cambio a forma radical. El poder del radical es el numerador del exponente, 3. El índice es el denominador del exponente, 2. 1(16)3
Simplificar. 143
  164
2. 3225
Reescribir usandobp=1bp. 13225
Cambio a forma radical. 1(532)2
Reescribir el radicando como un poder. 1(525)2
Simplificar. 122
  14
3. 452
Reescribir usandobp=1bp. 1452
Cambio a forma radical. 1(4)5
Simplificar. 125
  132
Ejemplo9.8.26

Simplificar:

  1. 8538
  2. 8132
  3. 1634.
Responder
  1. 132
  2. 1729
  3. 18
Ejemplo9.8.27

Simplificar:

  1. 432
  2. 2723
  3. 62534.
Responder
  1. 18
  2. 19
  3. 1125
Ejemplo9.8.28

Simplificar:

  1. 2532
  2. 2532
  3. (25)32.
Responder
1. 2532
Reescribir en forma radical. (25)3
Simplifica el radical 53
Simplificar. −125
2. 2532
Reescribir usandobp=1bp. (12532)
Reescribir en forma radical. (1(25)3)
Simplifica lo radical. (153)
Simplificar. 1125
3. (25)32.
Reescribir en forma radical. (25)3
No hay un número real cuya raíz cuadrada sea −25. No es un número real.
Ejemplo9.8.29

Simplificar:

  1. 1632
  2. 1632
  3. (16)32.
Responder
  1. −64
  2. 164
  3. no es un número real
Ejemplo9.8.30

Simplificar:

  1. 8132
  2. 8132
  3. (81)32.
Responder
  1. −729
  2. 1729
  3. no es un número real

Utilice las leyes de los exponentes para simplificar expresiones con exponentes racionales

Las mismas leyes de exponentes que ya usamos se aplican a los exponentes racionales, también. Vamos a enumerar las Propiedades de Exponente aquí para tenerlas como referencia a medida que simplificamos las expresiones.

RESUMEN PROPIEDADES EXPONENTES

Si a, b son números reales y m, n son números racionales, entonces

Product Propertyam·an=am+nPower Property(am)n=am·nProduct to a Power(ab)m=ambmQuotient Propertyaman=amn,a0,m>naman=1anm,a0,n>mZero Exponent Definitiona0=1,a0Quotient to a Power Property(ab)m=ambm,b0

Cuando multiplicamos la misma base, sumamos los exponentes.

Ejemplo9.8.31

Simplificar:

  1. 212·252
  2. x23·x43
  3. z34·z54.
Responder
1. 212·252
Las bases son las mismas, por lo que sumamos los exponentes. 212+52
Añadir las fracciones. 262
Simplifica el exponente. 23
Simplificar. 8
2. x23·x43
Las bases son las mismas, por lo que sumamos los exponentes. x23+43
Añadir las fracciones. x63
Simplificar. x2
3. z34·z54
Las bases son las mismas, por lo que sumamos los exponentes. z34+54
Añadir las fracciones. z84
Simplificar. z2
Ejemplo9.8.32

Simplificar:

  1. 323·343
  2. y13·y83
  3. m14·m34.
Responder
  1. 9
  2. y3
  3. m
Ejemplo9.8.33

Simplificar:

  1. 535·575
  2. z18·z78
  3. n27·n57.
Responder
  1. 25
  2. z
  3. n

Usaremos la propiedad Power en el siguiente ejemplo.

Ejemplo9.8.34

Simplificar:

  1. (x4)12
  2. (y6)13
  3. (z9)23.
Responder
1. (x4)12
Para elevar una potencia a una potencia, multiplicamos los exponentes. x4·12
Simplificar. x2
2. (y6)13
Para elevar una potencia a una potencia, multiplicamos los exponentes. y6·13
Simplificar. y2
3. (z9)23
Para elevar una potencia a una potencia, multiplicamos los exponentes. z9·23
Simplificar. z6
Ejemplo9.8.35

Simplificar:

  1. (p10)15
  2. (q8)34
  3. (x6)43
Responder
  1. p^
  2. q6
  3. x8
Ejemplo9.8.36

Simplificar:

  1. (r6)53
  2. (s12)34
  3. (m9)29
Responder
  1. r10
  2. s9
  3. m2

La Propiedad Cociente nos dice que cuando dividimos con la misma base, restamos los exponentes.

Ejemplo9.8.37

Simplificar:

  1. x43x13
  2. y34y14
  3. z23z53.
Responder
1. x43x13
Para dividir con la misma base, restamos los exponentes. x4313
Simplificar. x
2. y34y14
Para dividir con la misma base, restamos los exponentes. y3414
Simplificar. y12
3. z23z53
Para dividir con la misma base, restamos los exponentes. z2353
Reescribir sin exponente negativo. 1z
Ejemplo9.8.38

Simplificar:

  1. u54u14
  2. v35v25
  3. x23x53.
Responder
  1. u
  2. v15
  3. 1x
Ejemplo9.8.39

Simplificar:

  1. c125c25
  2. m54m94
  3. d15d65.
Responder
  1. c2
  2. 1m
  3. 1d

A veces necesitamos usar más de una propiedad. En los siguientes dos ejemplos, usaremos tanto el Producto a una Propiedad de Potencia como luego la Propiedad de Potencia.

Ejemplo9.8.40

Simplificar:

  1. (27u12)23
  2. (8v14)23.
Responder
1. (27u^{\frac{1}{2}})^{\frac{2}{3}}
Primero usamos el Producto a una Propiedad de Potencia. (27)^{\frac{2}{3}}(u^{\frac{1}{2}})^{\frac{2}{3}}
Reescribe 27 como una potencia de 3. (3^3)^{\frac{2}{3}}(u^{\frac{1}{2}})^{\frac{2}{3}}
Para elevar una potencia a una potencia, multiplicamos los exponentes. (3^2)(u^{\frac{1}{3}})
Simplificar. 9u^{\frac{1}{3}}
2. (8v^{\frac{1}{4}})^{\frac{2}{3}}.
Primero usamos el Producto a una Propiedad de Potencia. (8)^{\frac{2}{3}}(v^{\frac{1}{4}})^{\frac{2}{3}}
Reescribe 8 como una potencia de 2. (2^3)^{\frac{2}{3}}(v^{\frac{1}{4}})^{\frac{2}{3}}
Para elevar una potencia a una potencia, multiplicamos los exponentes. (2^2)(v^{\frac{1}{6}})
Simplificar. 4v^{\frac{1}{6}}
Ejemplo\PageIndex{41}

Simplificar:

  1. 32x^{\frac{1}{3}})^{\frac{3}{5}}
  2. (64y^{\frac{2}{3}})^{\frac{1}{3}}.
Responder
  1. 8x^{\frac{1}{5}}
  2. 4y^{\frac{2}{9}}
Ejemplo\PageIndex{42}

Simplificar:

  1. (16m^{\frac{1}{3}})^{\frac{3}{2}}
  2. (81n^{\frac{2}{5}})^{\frac{3}{2}}.
Responder
  1. 64m^{\frac{1}{2}}
  2. 729n^{\frac{3}{5}}
Ejemplo\PageIndex{43}

Simplificar:

  1. (m^{3}n^{9})^{\frac{1}{3}}
  2. (p^{4}q^{8})^{\frac{1}{4}}.
Responder
1. (m^{3}n^{9})^{\frac{1}{3}}
Primero usamos el Producto a una Propiedad de Potencia. (m^{3})^{\frac{1}{3}}(n^{9})^{\frac{1}{3}}
Para elevar una potencia a una potencia, multiplicamos los exponentes. mn^3
2. (p^{4}q^{8})^{\frac{1}{4}}
Primero usamos el Producto a una Propiedad de Potencia. (p^{4})^{\frac{1}{4}}(q^{8})^{\frac{1}{4}}
Para elevar una potencia a una potencia, multiplicamos los exponentes. pq^2

Usaremos tanto las Propiedades del Producto como las Propiedades del Cociente en el siguiente ejemplo.

Ejercicio\PageIndex{44}

Simplificar:

  1. \frac{x^{\frac{3}{4}}·x^{−\frac{1}{4}}}{x^{−\frac{6}{4}}}
  2. \frac{y^{\frac{4}{3}}·y}{y^{−\frac{2}{3}}}.
Responder
1. \frac{x^{\frac{3}{4}}·x^{−\frac{1}{4}}}{x^{−\frac{6}{4}}}
Utilice la Propiedad del Producto en el numerador, agregue los exponentes. \frac{x^{\frac{2}{4}}}{x^{−\frac{6}{4}}}
Usa la Propiedad Cociente, resta los exponentes. x^{\frac{8}{4}}
Simplificar. x^2
2. \frac{y^{\frac{4}{3}}·y}{y^{−\frac{2}{3}}}
Utilice la Propiedad del Producto en el numerador, agregue los exponentes. \frac{y^{\frac{7}{3}}}{y^{−\frac{2}{3}}}
Usa la Propiedad Cociente, resta los exponentes. y^{\frac{9}{3}}
Simplificar. y^3
Ejemplo\PageIndex{45}

Simplificar:

  1. \frac{m^{\frac{2}{3}}·m^{−\frac{1}{3}}}{m^{−\frac{5}{3}}}
  2. \frac{n^{\frac{1}{6}}·n}{n^{−\frac{11}{6}}}.
Responder
  1. m^2
  2. n^3
Ejemplo\PageIndex{46}

Simplificar:

  1. \frac{u^{\frac{4}{5}}·u^{−\frac{2}{5}}}{u^{−\frac{13}{5}}}
  2. \frac{v^{\frac{1}{2}}·v}{v^{−\frac{7}{2}}}.
Responder
  1. u^3
  2. v^5

Conceptos clave

  • Resumen de Exponent Properties
  • Si a, b son números reales y m, n son números racionales, entonces
    • Propiedad del productoa^m·a^n=a^{m+n}
    • Propiedad Power(a^m)^n=a^{m·n}
    • Producto a una potencia(ab)^m=a^{m}b^{m}
    • Propiedad del cociente:

      \frac{a^m}{a^n}=a^{m−n} , a \ne 0, m>n

      \frac{a^m}{a^n}=\frac{1}{a^{n−m}}, a \ne 0, n>m

    • Definición de exponente ceroa^0=1, a \ne 0
    • Cociente a una propiedad de energía(\frac{a}{b})^m=\frac{a^m}{b^m}, b \ne 0

Glosario

exponentes racionales
  • Si\sqrt[n]{a} es un número real yn \ge 2,a^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}
  • Para cualquier número entero positivo m y n,a^{\frac{m}{n}}=(\sqrt[n]{a})^m ya^{\frac{m}{n}}=\sqrt[n]{a^m}

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