Ripetizioni di AnalisiPrecorsoCerca

Teoria

Potenze e radici

Le potenze a esponente intero, razionale e reale con le loro proprietà, le radici n-esime con le condizioni di esistenza, la razionalizzazione e il confronto tra potenze e tra radici.

In questa pagina
  1. Potenze a esponente naturale e intero
  2. Proprietà delle potenze
  3. Radici n-esime
  4. Potenze a esponente razionale e reale
  5. Razionalizzazione
  6. Confronto tra potenze e tra radici

Potenze a esponente naturale e intero

Potenza a esponente naturale e intero

Per e naturale con , la potenza è il prodotto di fattori uguali ad :

La definizione si estende agli esponenti interi ponendo, per ,

Queste posizioni sono le uniche che conservano le proprietà delle potenze: da segue , e da segue . Per esempio e .

Osservazione

Con base negativa il segno della potenza dipende dalla parità dell’esponente: e . La scrittura indica l’opposto di , cioè , perché l’elevamento a potenza precede il cambio di segno.

Proprietà delle potenze

Proprietà delle potenze

Per ed esponenti reali (con basi negative valgono per esponenti interi):

  • prodotto di potenze con la stessa base: ; per esempio ;
  • quoziente di potenze con la stessa base: ; per esempio ;
  • potenza di potenza: ; per esempio ;
  • prodotto di potenze con lo stesso esponente: ; per esempio ;
  • quoziente di potenze con lo stesso esponente: ; per esempio .

Le proprietà trasformano prodotti e quozienti di potenze in una potenza sola e sono lo strumento con cui si semplificano le espressioni; negli esercizi si usano in entrambi i versi, anche per riscrivere una potenza in una forma più comoda, come .

Attenzione

Le proprietà riguardano prodotti e quozienti. Per la potenza di una somma vale lo sviluppo del binomio, e in generale è diverso da : per esempio , mentre . Allo stesso modo la somma è diversa in generale da : , mentre .

Radici n-esime

Radice n-esima e condizioni di esistenza

Per naturale con :

  • se è dispari, è definita per ogni ed è l’unico numero reale tale che ; per esempio , perché ;
  • se è pari, è definita per ed è l’unico numero reale tale che ; per esempio , mentre in è priva di significato, perché ogni quadrato è maggiore o uguale a zero.

Con indice pari la radice è per definizione maggiore o uguale a zero: l’equazione ha le due soluzioni , mentre il simbolo indica soltanto . La condizione “radicando maggiore o uguale a zero per indice pari” è la condizione di esistenza che apre ogni esercizio con radici.

x y -1123456789-11234 O
y = √x: la radice quadrata è definita per x ≥ 0 e ha valori maggiori o uguali a zero

Condizioni di esistenza

ha indice pari, quindi richiede , cioè ; la radice ha indice dispari ed esiste per ogni reale. Quando le radici sono più di una, le condizioni devono valere insieme e si mettono a sistema: per

Proprietà delle radici

Per (con nei quozienti) e indici :

Vale inoltre la proprietà invariantiva: per ogni naturale ,

Con la prima proprietà si estraggono i fattori dal segno di radice, per esempio ; con la proprietà invariantiva si portano due radici allo stesso indice, operazione su cui si fonda il confronto tra radici.

Attenzione

Per la radice quadrata di un quadrato vale , mentre l’uguaglianza è falsa per : per esempio .

Potenze a esponente razionale e reale

Potenza a esponente razionale

Per , intero e naturale con , si pone

In particolare e . Con questa definizione le proprietà delle potenze continuano a valere, quindi i calcoli con le radici si possono svolgere con le regole degli esponenti:

Attenzione

La base delle potenze a esponente razionale è positiva. Con base negativa la scrittura perde coerenza: dovrebbe valere , mentre la stessa frazione scritta come darebbe . Per le radici di numeri negativi si usa la notazione con indice dispari.

Potenza a esponente reale

Per e reale, la potenza si definisce approssimando con esponenti razionali: è il numero a cui si avvicinano , , e così via. Tutte le proprietà delle potenze restano valide, e il risultato è sempre positivo: per ogni reale. Su questa definizione si costruisce la funzione esponenziale, trattata nel capitolo sulle funzioni elementari.

Razionalizzazione

Razionalizzazione

Razionalizzare una frazione significa riscriverla con il denominatore privo di radici, moltiplicando numeratore e denominatore per uno stesso fattore, scelto in modo che il denominatore diventi razionale. I tre casi tipici:

  • radice singola: si moltiplica per la radice stessa, perché ; per esempio ;
  • binomio con radici quadrate: si moltiplica per il binomio coniugato, perché ; per esempio ;
  • radice cubica: si moltiplica per il fattore che completa il cubo sotto radice, cioè per ; per esempio .

La razionalizzazione serve per sommare e confrontare frazioni con radici e ritorna nei limiti con differenze di radici, trattati nel capitolo sui limiti.

Razionalizzazione con il binomio coniugato

Il prodotto al denominatore è una somma per una differenza, quindi vale la differenza dei quadrati , che si semplifica con il numeratore.

Confronto tra potenze e tra radici

Confronto tra potenze

Per confrontare due potenze si distingue secondo la base e l’esponente:

  • stessa base : la potenza cresce al crescere dell’esponente, quindi ; per esempio ;
  • stessa base : la potenza decresce al crescere dell’esponente, quindi ; per esempio ;
  • stesso esponente e basi : vale ; per esempio . Con esponente negativo la disuguaglianza si rovescia: , perché ;
  • basi ed esponenti diversi: con la potenza di potenza si riscrivono le potenze con la stessa base oppure con lo stesso esponente; per esempio e , quindi .

Confronto tra radici

Radici con lo stesso indice si confrontano attraverso i radicandi: per vale . Radici con indici diversi si portano allo stesso indice con la proprietà invariantiva, usando come indice comune il minimo comune multiplo degli indici.

Con questo metodo si ordinano elenchi di radici qualsiasi, come negli esercizi di ordinamento.

Esercizi svolti su questo argomento

Argomento successivo: Fattorizzazione, Ruffini e divisione tra polinomi →

Indice