Ci sono moltiplicazioni particolari nelle quali tutti i fattori sono uguali. Per esempio, $2\times 2\times 2\times 2\times 2\times 2\times 2$.
Per evitare scritture così lunghe è stata introdotta una nuova operazione: la potenza: $2\times 2\times 2\times 2\times 2\times 2\times 2$ si scrive $2^7$ (si legge $2$ alla settima). Il numero $2$ è la base e il numero $7$ è l'esponente della potenza.
Dunque, se l'esponente è maggiore di $1$, la potenza è il prodotto di tanti fattori, quanti vengono indicati dall'esponente, tutti uguali alla base.
Osserviamo che, qualunque numero elevato a $1$ dà come risultato se stesso:
$$2^1=2\quad\quad 1999^1=1999\quad\quad 1^1=1\quad\quad 0^1=0$$
Inoltre, ogni numero naturale, diverso da $0$, elevato a $0$ è uguale a $1$:
$$2^0=1\quad\quad 1999^0=1\quad\quad 1^0=1$$
Non viene invece definita la potenza con base ed esponente $0$; $0^0$ non ha significato!!
Le proprietà delle potenze
- Prodotto di potenze di uguale base:
$$\bbox[#ffffff,5px,border:2px solid #ff6600]{a^n\cdot a^m=a^{n+m}}$$
- Quoziente di potenze di uguale base:
$$\bbox[#ffffff,5px,border:2px solid #ff6600]{a^n: a^m=a^{n-m}\quad\quad\mbox{con } m\ge n,\quad a\neq 0}$$
- Potenza di una potenza:
$$\bbox[#ffffff,5px,border:2px solid #ff6600]{(a^n)^m=a^{n\cdot m}}$$
- Prodotto di potenze di uguale esponente:
$$\bbox[#ffffff,5px,border:2px solid #ff6600]{a^n\cdot b^n=(ab)^n}$$
- Quoziente di potenze di uguale esponente:
$$\bbox[#ffffff,5px,border:2px solid #ff6600]{a^n: b^n=(a:b)^n\quad\quad b\neq 0}$$
Riportiamo qui di seguito alcuni esempi di calcolo di potenze sfruttando le proprietà appena enunciate:
- $\left.\begin{array}{l} 5^3\cdot 5^1=5^{3+1}=5^4;\\ 6^4\cdot 6^0=6^{4+0}=6^4;\\ 3^2\cdot 3^5=3^{2+5}=3^7.\end{array}\right\}$ Per la proprietà 1
- $\left.\begin{array}{l} 4^7: 4^3=4^{7-3}=4^4;\\ 7^4:7=7^{4-1}=7^3.\end{array}\right\}$ Per la proprietà 2
- $\left.\begin{array}{l} (4^2)^3=4^{2\cdot 3}=4^6;\\ (5^3)^1=5^{3\cdot 1}=5^3;\\ (3^5)^0=3^{5\cdot 0}=3^0=1.\end{array}\right\}$ Per la proprietà 3
- $4^2\cdot 6^2=(4\cdot 6)^2=24^2.$ (per la proprietà 4)
- $12^2: 4^2=(12:4)^2=3^2=9.$ (per la proprietà 5)
Le espressioni con le potenze
In una espressione , le operazioni devono essere svolte in questo ordine:
- elevamento a potenza.
- moltiplicazione o divisione.
- somme e sottrazioni.