Una potencia abrevia una multiplicación de factores iguales. Contaremos esos factores para comprender las reglas, y después prolongaremos la escritura a exponentes cero y negativos. Identificar la base completa y comprobar si puede valer cero evitará aplicar una regla fuera de sus condiciones.
Si necesitas repasar:
1. La base dice qué se repite; el exponente, cuántos factores hay
Una cantidad se triplica dos veces seguidas: primero se multiplica por 3 y después otra vez por 3.
Cada paso nuevo añade un factor, no una suma de tres.
En aⁿ, la base a es el número que se repite y el exponente n cuenta las repeticiones cuando n es entero positivo. La letra n representa cuántos factores hay; la a, el valor de cada factor.
No es 4·3.
Con base cero y exponente positivo el resultado es cero. Para números positivos, el cuadrado también representa el área de un cuadrado de ese lado y el cubo el volumen de un cubo de esa arista; las unidades cambian a unidades cuadradas o cúbicas.
Reconstruir la lista
Calcula 2⁵ y compáralo con 2·5.
Leer el exponente
2⁵ contiene cinco factores 2: 2·2·2·2·2.
Calcular las dos operaciones
La potencia da 32. El producto 2·5 da 10 y cuenta cinco sumandos 2, no cinco factores.
2⁵ = 32, mientras que 2·5 = 10.
Los resultados sucesivos del producto son 2,4,8,16,32.
Un factor y un factor cero
Calcula 7¹ y 0⁴.
Leer el exponente uno
7¹ es un solo factor 7, así que vale 7.
Repetir una base nula
0⁴ = 0·0·0·0 = 0.Hay cuatro factores y el producto es cero.
Los resultados son 7 y 0.
No se ha usado exponente cero: en 0⁴ el exponente es positivo y la base es cero.
Una fracción también puede ser base
Calcula (2/3)³.
Repetir la base completa
(2/3)³ = (2/3)·(2/3)·(2/3).Multiplicar numeradores y denominadores
El numerador es 2·2·2 = 8 y el denominador 3·3·3 = 27.
El resultado es 8/27.
Como 0 < 2/3 < 1, multiplicar repetidamente por 2/3 reduce una cantidad positiva. La potencia es menor que su base.
2. Una base negativa incluye su signo
En (−2)⁴, la base completa es −2. Se repiten cuatro factores negativos. Podemos agruparlos en dos parejas: cada pareja da positivo y el resultado es 16. En (−2)⁵ queda un factor negativo sin pareja, y el resultado es −32.
Para exponentes positivos pares, una base negativa da una potencia positiva; para impares, negativa. La magnitud se calcula elevando el valor absoluto de la base. El signo no se decide multiplicando la base por el exponente.
Los paréntesis indican el alcance. (−4)² es el cuadrado del número −4 y vale 16. En −4², la base de la potencia es 4 y el menos exterior se aplica después: −(4²) = −16. El símbolo negativo exterior toma el opuesto de la potencia completa.
Paridad de la lista de factores
Calcula (−3)⁴ y (−3)³.
Resolver la potencia par
Cuatro factores −3 forman dos parejas positivas: 9·9 = 81.
Resolver la potencia impar
Tres factores dan (−3)·(−3)·(−3) = 9·(−3) = −27.
Los valores son 81 y −27.
Las magnitudes son 3⁴ y 3³; los signos dependen de si queda un negativo sin pareja.
La misma cifra, bases distintas
Calcula (−5)² y −5².
Base con signo dentro
(−5)² = (−5)·(−5) = 25.Menos que queda fuera
−5² = −(5·5) = −25.
Los resultados son 25 y −25.
El primero es un cuadrado y no puede ser negativo; el segundo pide expresamente su opuesto.
Muchas repeticiones de menos uno
Calcula (−1)²⁰ y (−1)²¹ sin escribir todos los factores.
Contar parejas
Veinte factores negativos forman diez parejas. Cada pareja vale 1 y el producto es 1.
Añadir el factor que sobra
Veintiuno deja un −1 sin pareja; los demás producen 1 y el resultado es −1.
Los resultados son 1 y −1.
La magnitud permanece en 1 porque multiplicar factores de magnitud 1 no la aumenta.
3. Con la misma base, el producto junta factores y el cociente los cancela
En 2³·2², el primer bloque contiene tres factores 2 y el segundo otros dos.
Se suman porque se juntan dos listas de factores.
En 5⁴/5² hay cuatro factores 5 arriba y dos abajo. Como son no nulos, se cancelan dos parejas y quedan dos factores arriba: 5². Si el exponente superior es mayor, esta cuenta muestra aᵐ/aⁿ = aᵐ⁻ⁿ.
Estas reglas comparan bases iguales, incluyendo sus signos y paréntesis. No se suman exponentes de 2³·3², ni se considera igual la base 3 y la base −3. Más adelante definiremos qué significa el exponente cero y qué ocurre si quedan factores en el denominador.
Reunir dos potencias
Escribe 3²·3³ como una sola potencia y calcula.
Contar lo que aporta cada bloque
Hay dos factores 3 y otros tres. En total son cinco.
Usar el exponente total
3²·3³ = 3⁵ = 243.
La potencia es 3⁵ y su valor 243.
Por separado: 3² = 9 y 3³ = 27; 9·27 = 243.
Conservar una base negativa completa
Simplifica (−2)²·(−2)³.
Comprobar las bases
Ambas son el número completo −2, así que se pueden juntar sus factores.
Sumar exponentes e interpretar el signo
(−2)²·(−2)³ = (−2)⁵ = −32.
El resultado es −32.
Por separado: 4·(−8) = −32.
Cancelar factores en una división
Simplifica 3⁵/3².
Revisar la condición
La base 3 no es cero: el denominador está definido y es no nulo.
Retirar dos factores comunes
Quedan tres factores arriba: 3⁵/3² = 3³ = 27.
El resultado es 27.
27·3² = 27·9 = 243 = 3⁵ recupera el numerador.
Restar en el orden del cociente
Calcula 4⁴/4³ y compara con 4³/4².
Primer cociente
Arriba hay cuatro factores y abajo tres.
Queda uno: 4¹ = 4.Segundo cociente
Arriba hay tres y abajo dos.
También queda uno: 4¹ = 4.
Ambos cocientes valen 4.
Siempre se resta exponente del numerador menos exponente del denominador; el orden viene de qué factores quedan.
4. Exponente cero: la regla que mantiene los cocientes
Para una base a no nula, a³/a³ vale 1 porque se divide un número no nulo por sí mismo. Con la regla del cociente tendría que escribirse a³⁻³ = a⁰. Definimos a⁰ = 1 para que ambas lecturas coincidan.
No se está multiplicando la base por cero. En 7⁰ el exponente es cero y el resultado es 1; en 7·0 hay un factor cero y el resultado es 0. Son operaciones diferentes.
Con base cero, el cociente de justificación sería 0/0. En este tema 0⁰ no recibe un valor general; se comprueba la base antes de usar a⁰ = 1. El cero sí admite exponentes positivos, como ya vimos.
Cero en el exponente y un menos exterior
Calcula (−8)⁰ y −8⁰.
Leer la primera base
La base −8 es no nula, por lo que (−8)⁰ = 1.Conservar el signo exterior
En −8⁰, la potencia es 8⁰ = 1 y después se toma su opuesto: −1.
Los resultados son 1 y −1.
La misma diferencia de alcance que en exponentes positivos sigue siendo necesaria.
No intercambiar base y exponente
Compara 0⁵, 5⁰ y 0⁰.
Resolver los casos definidos aquí
0⁵ contiene factores cero y vale 0. 5⁰ tiene base no nula y vale 1.
Revisar el caso que no cumple la condición
0⁰ no entra en la regla de base no nula. No se le asigna aquí un valor mediante esa regla.
0⁵ = 0 y 5⁰ = 1; 0⁰ queda fuera de esta definición.
La justificación de exponente cero no permite usar un cociente 0/0.
5. Exponente negativo: los factores quedan en el denominador
En 3²/3⁴, cancelamos dos factores 3 arriba y abajo.
El recíproco de una cantidad no nula es la que al multiplicarse por ella da 1. El signo menos del exponente indica ese recíproco; no vuelve negativa la base ni describe una cantidad negativa de factores. El exponente negativo es una escritura válida, que podemos transformar a fracción para calcular.
La base negativa conserva su signo según la paridad: (−3)⁻² = 1/9 y (−3)⁻³ = −1/27. Cero no admite exponentes negativos, porque pedirían dividir entre cero.
Con base no nula, las leyes de producto y cociente se mantienen para exponentes enteros, incluidos cero y negativos. Se entienden mediante fracciones y cancelación, sin inventar listas de factores de longitud negativa.
Interpretar antes de calcular
Calcula 4⁻².
Pasar al recíproco
4⁻² = 1/4² porque la base 4 no es cero.Calcular el denominador
4² = 16; por tanto la potencia vale 1/16, que es positiva.
4⁻² = 1/16.
16·(1/16) = 1 verifica el recíproco. El resultado no es −16.
La base y el exponente tienen signos propios
Calcula (−2)⁻³ y (−2)⁻⁴.
Elevar las bases completas
(−2)³ = −8 y (−2)⁴ = 16.Tomar los recíprocos
Los resultados son 1/(−8) = −1/8 y 1/16.
−1/8 y 1/16, respectivamente.
Sus productos con −8 y 16, respectivamente, valen 1.
Una base fraccionaria menor que uno
Calcula (2/3)⁻² y compara con (2/3)².
Invertir el valor de la potencia
(2/3)² = 4/9; su recíproco es 9/4.Interpretar el tamaño
El exponente negativo da 9/4, mayor que 1. No se puede afirmar que todo exponente negativo dé una magnitud pequeña sin mirar la base.
(2/3)⁻² = 9/4 y (2/3)² = 4/9.
(9/4)·(4/9) = 1.
Comprobar las leyes con exponentes enteros
Simplifica 3²·3⁻⁴ y 3²/3⁻¹.
El producto junta un exponente negativo
3²·3⁻⁴ = 3⁻² = 1/9.Con fracciones: 9·(1/81) = 1/9.El cociente resta también el signo
3²/3⁻¹ = 3²⁻⁽⁻¹⁾ = 3³ = 27.Con fracciones: 9 ÷ (1/3) = 27.
Los resultados son 1/9 y 27.
Las cuentas con fracciones verifican las dos reglas sin depender solo de memorizar exponentes.
6. Potencia de potencia: contar grupos de factores
En (2³)², el exponente exterior repite dos veces todo el bloque 2³. Cada bloque contiene tres factores 2; en total hay seis.
La regla es (aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ: aquí se multiplican exponentes porque contamos n grupos de m factores.
Para exponentes positivos esta explicación permite también base cero. Para una base no nula, la ley se extiende a cualesquiera exponentes enteros usando recíprocos y exponente cero. Revisamos primero que la potencia interior y la exterior estén definidas.
La operación que une las potencias decide la regla: aᵐ·aⁿ suma exponentes; (aᵐ)ⁿ los multiplica. Los paréntesis muestran si se repite una potencia entera o si se multiplican dos potencias separadas.
Tres bloques de factores
Calcula (3²)³.
Repetir el bloque interior
Se multiplican tres bloques 3². Cada uno contiene dos factores 3.
Contar y calcular
Son seis factores: (3²)³ = 3⁶ = 729.
El resultado es 729.
Por separado: 3² = 9 y 9³ = 9·9·9 = 729.
Un exponente negativo dentro o fuera
Calcula (2⁻²)³ y (2²)⁻³.
Negativo dentro
2⁻² = 1/4; (1/4)³ = 1/64.El exponente conjunto es (−2)·3 = −6, así que queda 2⁻⁶.Negativo fuera
(2²)⁻³ = 4⁻³ = 1/4³ = 1/64.El exponente conjunto es 2·(−3) = −6, así que queda 2⁻⁶.
Ambas potencias valen 1/64.
El mismo producto de exponentes coincide con las cuentas por recíprocos.
Dos exponentes negativos
Calcula (3⁻¹)⁻².
Identificar la base exterior
3⁻¹ = 1/3.La potencia exterior pide el recíproco de su cuadrado.
Calcular por ambos caminos
(1/3)⁻² = 1/(1/9) = 9.El producto de exponentes da (−1)·(−2) = 2 y también 3² = 9.
El resultado es 9.
El exponente exterior negativo invierte la potencia de una base no nula; dos signos negativos en los exponentes producen aquí exponente total positivo.
7. Potencia de un producto: repetir todos sus factores
En (2·3)³ se repite tres veces el bloque 2·3: (2·3)(2·3)(2·3). Podemos ordenar los factores como (2·2·2)(3·3·3). Así (ab)ⁿ = aⁿbⁿ para exponentes positivos: la potencia afecta a cada factor del producto.
La propiedad también sirve para exponentes cero o negativos cuando todas las bases implicadas son no nulas. Para exponente negativo, invertir el producto completo equivale a multiplicar los recíprocos de sus factores. Esta regla se refiere a productos; una suma dentro del paréntesis tiene otra estructura.
Elevar ambos factores
Calcula (2·5)³ usando la propiedad y compruébalo.
Repartir la potencia sobre el producto
(2·5)³ = 2³·5³ = 8·125.Calcular y comparar
8·125 = 1000.El producto interior es 10 y 10³ también vale 1000.
El resultado es 1000.
Los tres factores 2 y los tres factores 5 se emparejan para formar tres factores 10.
Un producto con exponente negativo
Calcula (2·3)⁻².
Verificar las bases
2 y 3 son no nulos. La base exterior es 6, también no nula.
Aplicar y comprobar
2⁻²·3⁻² = (1/4)·(1/9) = 1/36.Invertir primero 6² también da 1/36.
El resultado es 1/36.
36·(1/36) = 1 verifica el recíproco de la potencia completa.
8. Potencia de una fracción: elevar numerador y denominador
Al repetir una fracción, se repiten sus dos términos como factores.
Si el exponente es cero o negativo también se exige a ≠ 0, porque la fracción completa debe ser una base no nula. Con exponente negativo puede ser cómodo invertir primero toda la fracción y después elevar al exponente positivo. No se intercambian términos de una suma: se toma el recíproco de la base completa.
Elevar todo el denominador
Calcula (3/5)².
Escribir los dos factores iguales
(3/5)·(3/5) tiene numerador 3·3 y denominador 5·5.
Terminar
3²/5² = 9/25.No es 9/5 porque se eleva también el denominador.
El resultado es 9/25.
3/5 = 0,6 y su cuadrado es 0,36 = 9/25.
Invertir antes de elevar
Calcula (3/4)⁻².
Pasar a base recíproca
La base 3/4 es no nula. Su recíproco es 4/3, así que queda (4/3)².
Elevar ambos términos
4²/3² = 16/9.
El resultado es 16/9.
El cuadrado de la base original es 9/16; multiplicar 9/16 por 16/9 da 1.
9. Las sumas no heredan las reglas de los productos
En (4 + 1)², primero sumamos y después multiplicamos el resultado por sí mismo: 5² = 25. Elevar cada sumando daría 4² + 1² = 17, una cantidad distinta. La potencia se distribuye sobre productos, no sobre sumas.
La distributiva produce a² + ab + ba + b², es decir a² + 2ab + b². Los productos cruzados explican la diferencia; no desaparecen.
Tampoco se suman exponentes de potencias que estén sumándose.
La ley de exponente total 2 + 3 se aplicaría a 3²·3³, que vale 243. Antes de usar una propiedad miramos la operación que une los bloques.
Una suma dentro de un cuadrado
Calcula (2 + 4)² y 2² + 4².
Elevar la suma completa
(2 + 4)² = 6² = 36.Elevar los términos por separado
2² + 4² = 4 + 16 = 20.Faltan los productos cruzados, que suman 2·2·4 = 16.
Los resultados son 36 y 20.
20 + 16 = 36 comprueba el término cruzado.
Potencias sumadas y potencias multiplicadas
Compara 2³ + 2⁴ con 2³·2⁴.
Resolver la suma como suma
2³ + 2⁴ = 8 + 16 = 24.Juntar factores solo en el producto
2³·2⁴ = 2⁷ = 128, que coincide con 8·16.
La suma vale 24 y el producto 128.
Repetir base no basta para sumar exponentes: tiene que haber una multiplicación entre las potencias.
10. Simplificar por estructura y comprobar el tamaño
Primero identificamos las bases completas y qué exponente afecta a cada una. Revisamos las bases cero antes de usar exponentes no positivos. Después aplicamos una ley cada vez y mantenemos las operaciones pendientes.
Para comprobar, podemos calcular por separado las potencias pequeñas o cancelar factores explícitos. También podemos prever magnitudes: si |a| > 1 y el exponente es negativo, la magnitud del resultado es menor que 1.
La base decide cuál de esas previsiones sirve.
Un resultado puede escribirse como potencia o como fracción equivalente. Expresar el exponente negativo mediante un recíproco ayuda a interpretar su valor, pero la escritura con exponente negativo sigue siendo válida si se cumplen sus condiciones.
Varias leyes en orden
Simplifica (2³)²·2⁻⁴.
Resolver la potencia de potencia
(2³)² = 2⁶.Juntar bases iguales
2⁶·2⁻⁴ = 2² = 4.Se multiplicaron exponentes en el primer paso y se sumaron en el segundo.
El resultado es 4.
(2³)² = 64 y 2⁻⁴ = 1/16; 64/16 = 4.
Comprobar antes de aceptar la magnitud
Se propone que 5⁻³ vale −125. Detecta y corrige el fallo.
Prever signo y tamaño
La base es positiva y mayor que 1. Su recíproco elevado a tres debe ser positivo y menor que 1.
Calcular el valor definido
5⁻³ = 1/5³ = 1/125.El menos pertenece al exponente y no es un signo exterior.
La potencia vale 1/125.
125·(1/125) = 1; ni −125 ni 125 cumplen el significado de recíproco.
Ahora lo resolvemos de principio a fin.
EJEMPLO RESUELTO 1
Agrupar potencias
Calcula 2³·2⁻⁵.
Identificar las bases
Las dos potencias tienen la misma base no nula 2: se pueden aplicar las leyes para exponentes enteros.
Leer la operación
Se multiplican potencias, por lo que sus exponentes se suman.
Calcular el exponente total
3 + (−5) = −2.Queda 2⁻².
Interpretar el exponente negativo
2⁻² = 1/2².Calcular
2² = 4 y el resultado es 1/4.Comprobar por otra ruta
2³ = 8 y 2⁻⁵ = 1/32.Su producto es 8/32 = 1/4.
1/4.
8·(1/32)=1/4.
EJEMPLO RESUELTO 2
Paréntesis
Calcula (−2)⁴−2⁴.
Separar los términos
La expresión resta 2⁴ al valor de (−2)⁴. No hay producto entre ambas potencias.
Identificar la base del primero
El signo está dentro del paréntesis: se repite cuatro veces −2.
Calcular la potencia par
(−2)⁴ = 16 porque hay dos parejas de factores negativos.
Calcular la segunda potencia
2⁴ = 16.La base de este término es positiva.
Completar la resta
16 − 16 = 0.Revisar el alcance de los signos
El menos entre términos sigue siendo una resta. Los dos valores elevados son iguales y por eso su diferencia es cero.
0.
Los dos términos son iguales.
Los símbolos que hemos usado
- a
- Base de la potencia; puede ser positiva, negativa o cero según el exponente.
- n
- Exponente entero; para n positivo cuenta factores iguales a la base.
- a⁰
- Vale 1 si a es distinto de cero.
- a⁻ⁿ
- Recíproco 1/aⁿ, para n positivo y a distinto de cero.
- 1/a
- Recíproco de a; al multiplicarlo por a da 1 y requiere a≠0.
- (−a)ⁿ
- La base incluye el signo negativo dentro del paréntesis.
Ahora te toca a ti.
Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.
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