A hatványozás azonosságai

Ebben a videóban a hatványozás azonosságait ismerheted meg. Ismételjük át a legfontosabb szabályokat, melyeket korábban elsajátítottál!
${a^n}$ ( a az n-ediken) egy olyan n tényezős szorzat, melynek minden tényezője a. Itt az a valós szám, n pedig pozitív egész. Az a-t nevezzük a hatvány alapjának, n-et a kitevőnek, magát az eredményt pedig hatványértéknek vagy röviden csak hatványnak.
Minden szám első hatványa önmaga! Minden nullától különböző valós szám nulladik hatványa 1! A nulla a nulladikon nincs értelmezve!
Egy nullától különböző valós szám negatív egész kitevőjű hatványa egyenlő a szám reciprokának az egész kitevő ellentettjével vett hatványával.
Nézzünk néhány példát! A 4 nulladik hatványa 1. A 4 első hatványa önmaga. A 4 négyzete 16. ${4^{ - 1}}$ (a 4 mínusz első hatványa) $\frac{1}{4}$. ${4^{ - 2}}$ (a 4 mínusz második hatványa) $\frac{1}{16}$.
Ha megértetted a fogalmakat, nem nehéz a hatványokkal műveleteket végezni.
Mivel egyenlő ${6^2} \cdot {6^3}$? (ejtsd: 6 a másodikon szorozva 6 a harmadikon) A definíció szerint felbontjuk a hatványokat. Hányszor szorozzuk össze a 6-ot? Pontosan $2 + 3$-szor, vagyis 5-ször.
Mivel egyenlő ${6^4} \cdot {6^{ - 3}}$? (ejtsd: 6 a negyediken szorozva 6 a mínusz harmadikon) Láthatod, hogy itt is használhatjuk a definíció szerinti felbontást, ám az eredmény megint a 6-nak a két kitevő összegére emelt hatványa lesz.
Általánosan is elmondható, hogy azonos alapú hatványok szorzásakor az alapot a kitevők összegére emeljük. A kitevő bármilyen egész szám lehet.
Másik példánkban osztani fogunk. Figyelj, a nevező sehol sem lehet 0! Nyolc mindkét hatványát szorzatra bontjuk, a törtet a számlálóban és a nevezőben is 4 darab 8-assal egyszerűsítjük. Az eredmény 64, amit megkapunk úgy is, ha a kitevőket kivonjuk egymásból.
Ebben a példában legyen a kitevő azonos! Ekkor a számlálóban és a nevezőben az x-ek száma azonos, a tört értéke 1, ami egyenlő x a nulladikonnal.
Ennél a feladatnál a nevező kitevője lesz nagyobb. A szétbontást ugyanúgy elvégezzük, majd egyszerűsítünk. Most a nevezőben marad három darab tizenegyes, ami ${11^{ - 3}}$. (ejtsd: tizenegy a mínusz harmadikon)
Azonos alapú hatványokat úgy osztunk, hogy az alapot a kitevők különbségére emeljük.
Hogyan hatványozzuk a hatványt? Kezdjük a belső kitevővel, a köbbel. Ezután a négyzet miatt megint önmagával szorozzuk, így a törtet már összesen hatszor írtuk le. Ez éppen a kitevők szorzatának felel meg.
Ha negatív kitevő is szerepel a feladatban, hasonlóképpen járunk el. Nem kell több lépésben átalakítani, hiszen alkalmazható a szabály, mínusz háromszor kettő az mínusz hat.
Hatványt úgy hatványozunk, hogy az alapot a kitevők szorzatára emeljük.
Számoljuk ki a következő szorzatot! A köbre emelés miatt háromtényezős szorzatra bontjuk, majd csoportosítjuk az azonos tényezőket. Úgy hatványozunk, hogy először a –5-öt és a 9-et is köbre emeljük, majd a két hatványt összeszorozzuk.
A szorzatot tehát tényezőnként is tudjuk hatványozni. Egy szorzat hatványa egyenlő a tényezők hatványának szorzatával.
Mi történik, ha egy törtet kell hatványoznunk? Legyen most a törtünk az $\frac{x}{y}$ (ejtsd: x per y), ezt emeljük a 3. hatványra! A számlálóban x-nek, míg a nevezőben y-nak lesz a 3. hatványa.
Utolsó azonosságunk általánosan megfogalmazva: Egy tört hatványa egyenlő a számláló és a nevező hatványának hányadosával.
Azonosságaink egész kitevőre vonatkoznak, később kiterjesztjük valós kitevőre is úgy, hogy az azonosságok ne változzanak.
Ez az úgynevezett permanenciaelv, amely kimondja, hogy ha egy műveletet már definiáltunk egy számkörben, akkor az új számkörre való definiálását úgy kell végrehajtanunk, hogy a szűkebb számkörben érvényes azonosságok a bővebb számkörben is érvényben maradjanak.
Végezetül nézzünk meg egy olyan feladatot, melyben többféle azonosságot is alkalmazunk, így lerövidíthetjük a megoldás menetét!
Első lépésként a számlálóban lévő hatványt hatványozzuk, majd a zárójelen belül lévő szorzást végezzük el. A számlálóban x-nek 18., y-nak 8. hatványa, a nevezőben x-nek a 12., y-nak a 3. hatványa lesz. A két hatványkitevő szorzata –10.
A tört hatványozása miatt kivonások jönnek, végül szorozzuk a kitevőket –10-zel. Nem is olyan bonyolult!