A hatványozás fogalma
A hatványozás egy matematikai művelet. Jelölése:
(1)
Itt az a szám a hatvány alapja, míg a b a hatvány kitevője. Abban az esetben, ha b pozitív egész szám, akkor a művelet a következőt jelenti:
Az a számot b darabszor össze kell szoroznunk önmagával. Például, legyen a=5 és b=3.
(2)
A hatványozás szabályai
Nulla és egy alapú hatványok
A nulla minden hatványa nulla. Kivétel ez alól, ha a kitevő is nulla, ez nincsen értelmezve.
Az egy minden hatványa egy.
Tegyük fel most, hogy a valós szám és vizsgáljuk meg, hogy hogyan kell hatványozni különböző kitevők esetében.
A kitevő b=0
Amennyiben a kitevő nulla, úgy minden a valós számnak 1 a 0. hatványa.
(3)
A kitevő pozitív egész szám
Ezt már a bevezetőben említettük. Itt az a számot önmagával b-szer meg kell szorozni. Ebből is következik, hogy minden valós szám első hatványa önmaga.
(4)
A kitevő negatív egész szám
Amennyiben a hatvány kitevője -b negatív egész szám, úgy a hatvány értéke a pozitív kitevővel vett b hatvány reciproka:
(5)
Fontos megjegyezni, hogy ebben az esetben a nem lehet nulla, ugyanis akkor a tört nem értelmezhető.
A kitevő racionális szám
Egy racionális számot fel lehet írni p/q alakban, ahol p egész és q egytől különböző pozitív egész szám. Legyen továbbá a hatvány alapja nemnegatív valós szám. Ekkor, ha b=p/q:
(6)
A hatványozás azonosságai
Szorzat hatványozása
(7)
Azaz egy szorzat tényezőinek a hatványa megegyezik a tényezők hatványának a szorzatával.
Tört hatványozása
(8)
Azaz egy törtet hatványozhatunk úgy is, hogy a számlálót és a nevezőt külön hatványozzuk.
Hatvány hatványozása
(9)
Azaz egy hatványt úgy is hatványozhatunk, hogy a két kitevőt összeszorozzuk.
Azonos alapú hatványok szorzása
(10)
Tehát azonos alapú hatványok szorzása esetén az alapot kell a kitevők összegére emelni.
Azonos alapú hatványok osztása
(11)
Tehát azonos alapú hatványok osztása esetén az alapot kell a kitevők különbségére emelni. A számláló kitevőjéből vonjuk ki a nevező kitevőjét.