Potencia y Radicales

POTENCIACION Y RADICACIÓN La potenciación es el producto de varios factores iguales. Para abreviar la escritura, se escribe el factor que se repite y en la parte superior derecha del mismo se coloca el número de veces que se multiplica.  La operación inversa de la potenciación se denomina radicación.

POTENCIACION

Cuando se multiplica un número natural por sí mismo, por ejemplo,  , hay otra manera de expresar ese producto:  Y se lee "3 al cuadrado", o "3 a la 2". La costumbre de decir "3 al cuadrado" es muy antigua, y la razón por la cual se dice así, tiene que ver con la geometría. Si se tiene un cuadrado cuyo lado mide 3 unidades, su área es :   El área de cualquier cuadrado es igual al lado multiplicado por sí mismo, es decir, al cuadrado de la medida de su lado. En los tiempos de la Grecia Antigua, gran parte de las ideas matemáticas eran estudiadas a través de la Geometría, y por eso, cuando se quería encontrar una representación geométrica de algo tan sencillo como el producto de dos números, digamos,  , lo que hacían era dibujar un rectángulo de lados  y  , y así, veían el producto  como el área del rectángulo que acababan de dibujar. De la misma manera, el producto  era visto como el área de un cuadrado de lado  , y esta manera de ver las cosas  continuó  por mucho tiempo, de manera que el número  , se siguió llamando "el cuadrado de 5", o "5 al cuadrado". También se tiene que  , que es igual a  , se lee: "2 al cubo", y la razón para esto proviene también de la visión que tenían los griegos de la Matemática asociada a la Geometría. Si tenemos un cubo de arista 2: su volumen es igual a  . Es por esto que aún hoy se lee "2 al cubo", o " 2 elevado al cubo''. El proceso de multiplicar a un número por sí mismo una cierta cantidad de veces, se llama potenciación.   En el caso de , se tiene que  es llamado la BASE, y es el número que se multiplica por sí mismo.  es el EXPONENTE, el número de veces que se multiplica a la base por sí misma. Debe observarse con cuidado que :    pues  y  La potenciación tiene unas propiedades muy importantes que se estudiarán a continuación. Propiedad 1 Si se multiplican dos potencias con igual base, como por ejemplo:  se está realizando lo siguiente:   Como el producto es asociativo, esto se puede expresar así:   y esto es igual a   Por eso, se puede decir que   Propiedad 2   La segunda propiedad se refiere a la potencia de una potencia, es decir, la operación de elevar un número a una potencia, y el resultado se eleva a otra potencia, por ejemplo:   Según la primera propiedad ya vista,   En resumen,   Propiedad 3   Al realizar el siguiente producto, elevado a una potencia:   se tiene que la última igualdad es cierta porque el producto es conmutativo y asociativo, y finalmente   De manera que se tiene:   Propiedad 4 La propiedad que sigue ahora es muy sencilla, pero muy importante: Todo número elevado al exponente  es igual a  . Por ejemplo:   No importa cuál sea la base, si el exponente es  , se obtiene  como resultado. La razón es muy sencilla: si debe cumplirse siempre la propiedad 1, entonces , por ejemplo:    Es decir, multiplicar a  por  es lo mismo que multiplicarlo por  , porque al final se obtiene como resultado el mismo número  . Eso quiere decir que  . Se puede observar ahora lo que ocurre cuando se multiplican potencias con distintas bases y distintos exponentes.   En este caso, no hay ninguna propiedad especial de la potenciación que permita escribir este producto de potencias de otra manera que facilite el cálculo. Sin embargo, hay casos de multiplicación de potencias de distinta base, en los cuales sí se puede aplicar alguna propiedad de la potenciación, como el siguiente:   Aún siendo distintas las bases, una de ellas es potencia de la otra ( ), entonces la expresión sí se puede escribir de una manera más sencilla, utilizando las propiedades de la potenciación:   Ahora te invitamos a que tomes una hoja de papel y escribas las siguientes expresiones de manera distinta a la dada, usando las propiedades de la potenciación estudiadas hasta ahora:      Se han visto hasta ahora propiedades de la potenciación que se refieren a productos de potencias. Se mostró cómo una expresión se puede escribir de una manera más sencilla usando estas propiedades. Es muy natural que se puedan hacer esos cambios, porque la potenciación no es más que una forma abreviada de expresar una multiplicación, y al multiplicar potencias, lo que se hace es multiplicar productos, es decir se está siempremultiplicando. En cambio, cuando se combina la potenciación con la suma o la resta, se están realizando operaciones diferentes y NO siempre se puede aplicar alguna de las propiedades vistas hasta ahora. Por ejemplo: Si se quieren sumar dos potencias de igual base:  Se observa que esta operación indica lo siguiente:   Aquí están expresadas dos operaciones: la suma y el producto. La manera más sencilla y directa de realizar estas operaciones es simplemente calcular primero las potencias y luego sumarlas. De manera que la expresión más sencilla para la operación anterior es tal como se escribió al principio. Otro caso en el que debe tenerse cuidado es en la suma de potencias como las siguientes:              Es muy importante convencerse para siempre de que     La manera más segura de convencerse es calculando ambas operaciones:     Por otro lado     Es evidente, entonces, que , pues  .   Un argumento geométrico útil para convencerse de que  es el siguiente: Se tiene un cuadrado de lado 3 y un cuadrado de lado 7.   Se suman sus áreas Esta suma es igual a   . Ahora, a esta figura se le añade lo que hace falta para obtener un cuadrado de lado  , de la siguiente manera: ¿Qué se obtiene? El cuadrado nuevo tiene lado  y su área, como se sabe , es igual a . Se han tenido que añadir rectángulos a la figura original, cuya área es , para obtener un área igual a , y eso asegura que estas dos cantidades no son iguales. RADICACIÓN Todo comenzó con el llamado Teorema de Pitágoras. Se llama Teorema a toda afirmación matemática importante que es demostrada de manera rigurosa, irrefutable. El Teorema de Pitágoras afirma que, en todo triángulo rectángulo, el lado mayor, llamado hipotenusa, elevado al cuadrado, es igual a la suma de los cuadrados de los otros dos lados, llamados catetos. Se sabe que  es igual al área del cuadrado cuyo cuyo lado es a (potenciación en N ). Así, lo que el Teorema de Pitágoras afirma es lo siguiente: las áreas de los cuadrados cuyos lados son a y b, al sumarse, dan el área del cuadrado cuyo lado es c.          El símbolo de la Raíz es     para representar las raíces cuadradas. Se llama radicación a la operación indicada por toda expresión matemática que consista en una potencia con exponente racional, no entero. Se utiliza el símbolo  , al cual se llama raíz. En los siguientes ejemplos se observa cómo será utilizado este símbolo:   Símbolo Se lee   raíz cúbica de 2   raíz cuarta de un medio al cubo   raíz séptima de menos cinco   raíz octava de siete a la menos cinco   raíz quinta de menos dos tercios a la ocho   raíz sexta de cinco tercios a la menos uno   raíz cuadrada de cuatro quintos   Toda la expresión que se ubica dentro del símbolo de raíz es llamada cantidad subradical, y el número que se ubica arriba y a la izquierda de la raíz es llamado el índice. Por ejemplo, en la expresión  se tiene Índice=3 y Cantidad subradical=2 Cuando el índice es 2, por lo general éste se omite. Es decir,  significa  y se lee "raíz cuadrada de 7''. Es importante recordar ( potenciación con base en Q y exponente en Z ) que siempre podemos expresar una potencia con exponente negativo como el inverso de una potencia con exponente positivo. Por ejemplo:      (¿Por qué?)