Puissances fractionnaires

Sais-tu que les puissances ou les exposants peuvent ne pas être des nombres entiers mais des fractions ? Oui, les exposants existent aussi sous forme de fractions et nous allons en parler dans cet article.

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    Dans cet article, nous verrons ce que sont les puissances de fractionsa>, ce que sont les puissances de fractionsa> négatives, leurs règles et des exemples d'application.

    Qu'est-ce qu'une puissance d'exposant de fraction ?

    Lespuissances de fractions ou exposants de fractions sont des expressions qui sont alimentées par des fractions et qui se présentent sous la forme xa/b.

    Nous sommes plus familiers avec les exposants de nombres entiers de la forme xa. Le fait que x soit alimenté par a signifie que x est multiplié par lui-même une fois. Cependant, lorsqu'une fraction est une puissance ou un exposant, il se peut que tu trouves la racine de cette expression. Cela implique que pour un exposant fractionnaire comme x1/a, tu dois trouver la racine a de x;

    x1a=xa.

    Résous pour 2713.

    Solution

    2713=273=3×3×33=3

    Résous pour 3225

    Solution

    3225=(55)2 =(2×2×2×2×25)2 =22=4

    Quelle est la puissance fractionnaire d'un nombre sous forme décimale ?

    La puissance d'une fraction sous forme décimale est un exposant qui correspond à une fraction exprimée sous forme décimale. Elle se présente sous la forme ;

    xa.b,

    a et b sont deux chiffres séparés par un point décimal. Ils peuvent maintenant être ré-exprimés pour devenir ;

    a.b=ab10xa.b=xab10xab10=(x10)ab

    Rappelle-toi que a et b sont les chiffres qui forment le nombre décimal a.b. Par exemple, si l'on considère le nombre décimal 3,2, a et b seraient respectivement 3 et 2. Voyons un exemple pour mieux clarifier cela.

    Résous la question de 320.2.

    Solution

    320.2

    Rappelle que ;

    xa.b=xab10

    Puis ;

    a=0 and b=2320.2=320210=32210=3212510=3215=325

    En rappelant que 32=25, on a alors

    325=255=2

    En conclusion,

    320.2=2

    Que sont les puissances fractionnaires négatives ?

    On parle de puissances fractionnaires négatives lorsqu'une expression a été augmentée d'une fraction négative. Cela se produit sous la forme x-a/b . Dans ce cas, la réciproque de l'expression est alimentée par la fraction. L'expression devient alors

    x-ab=1xab.

    Ceci est conforme à la règle des exposants négatifs qui stipule que

    x-a=1xa.

    Les puissances fractionnaires négatives font partie des règles des puissances fractionnaires qui seront examinées ci-dessous.

    Règles des puissances fractionnaires

    Ces règles, une fois appliquées, te permettront de résoudre facilement les problèmes liés aux exposants fractionnaires. Cependant, avant de passer aux règles, note que les puissances fractionnaires sont définies par la forme

    x1a=xa

    ainsi que

    xab=(x1b)a x1b=xb(x1b)a=(xb)axab=(xb)a

    En connaissant cette définition, il convient d'appliquer les règles suivantes.

    Règle 1 : Lorsque la base, par exemple x, est alimentée par une fraction négative, par exemple -abSi la base de x est alimentée par une fraction négative, trouve la racine b de x et l'alimente par a, puis trouve la réciproque du résultat.

    x-ab=1(xb)a

    x-ab=1xabxab=(xb)a 1xab=1(xb)ax-ab=1(xb)a

    Résoudre 32-25.

    Solution

    En appliquant la règle 1,

    32-25=1(55)2 =1(2×2×2×2×25)2 =122=14

    Règle 2 : Lorsque la base est une fraction, par exemple xy , et qu'elle est complétée par une fraction négative, par exemple -abtrouve la racine b de yx et la puissance par a.

    (xy)-ab=(yxb)a

    (xy)-ab=1(xy)ab1(xy)ab=(yx)ab (yx)ab=(yxb)a (xy)-ab=(yxb)a

    Résoudre (64125)-23

    Solution

    En appliquant la règle 2,

    (64125)-23=(125643)2 =(5×5×54×4×43)2=(54)2 =2516=1916

    Règle 3 : Lorsque le produit de deux ou plusieurs puissances fractionnaires dans ce cas, 1a et 1bont la même base, dans ce cas x, trouve la racine ab de x et la puissance de la somme de b et a.

    x1a×x1b=(xab)(b+a)

    x1a×x1b=x(1a+1b)x(1a+1b)=x(b+aab)x(b+aab)=(xab)(b+a)x1a×x1b=(xab)(b+a)

    Résoudre 6412×6413.

    Solution

    En appliquant la règle 3,

    6412×6413=(64(2×3))(3+2) =(646)5=(2×2×2×2×2×26)5=25=32

    Règle 4 : Lorsque le produit de deux ou plusieurs puissances fractionnaires dans ce cas, ma et nbont la même base, en l'occurrence x, trouve la racine ab de x et la puissance de la somme de bm et an.

    xma×xnb=(xab)(bm+an)

    xma×xnb=x(ma+nb)x(ma+nb)=x(bm+anab)x(bm+anab)=(xab)(bm+an)xma×xnb=(xab)(bm+an)

    Résoudre 6432×6453

    Solution

    En appliquant la règle 4,

    6432×6453=(64(2×3))((3×3)+(2×5)) =(646)(9+10) =(646)14=(2×2×2×2×2×26)14=214=16384

    Règle 5 : Lorsque le quotient de deux puissances fractionnaires unitaires dans ce cas, 1a et 1bont la même base dans ce cas x, trouve la racine ab de x et la puissance par la différence de b et a.

    x1a÷x1b=(xab)(b-a)

    x1a÷x1b=x(1a-1b)x(1a-1b)=x(b-aab)x(b-aab)=(xab)(b-a)x1a÷x1b=(xab)(b-a)

    Résoudre 6412÷6413

    Solution

    En appliquant la règle 5,

    6412÷6413=(64(2×3))(3-2) =(646)1=(2×2×2×2×2×26)1=21=2

    Règle 6 : Lorsque le quotient de deux puissances fractionnaires dans ce cas, ma et nbont la même base dans ce cas x, alors trouve la racine ab de x et la puissance par la différence de bm et an.

    xma÷xnb=(xab)(bm-an)

    xma÷xnb=x(ma-nb)x(ma-nb)=x(bm-anab)x(bm-anab)=(xab)(bm-an)xma÷xnb=(xab)(bm-an)

    Résoudre 6473÷6432.

    Solution

    En appliquant la règle 6,

    6473÷6432=(64(3×2))((2×7)-(3×3)) =(646)(14-9) =(646)5=(2×2×2×2×2×26)5=25=32

    Règle 7 : Lorsque le produit de deux puissances fractionnaires a des bases différentes, dans ce cas x et y, mais avec les mêmes puissances, dans ce cas 1aalors trouve la racine a de xy.

    x1a×y1a=xya

    x1a×y1a=(x×y)1a (x×y)1a=(xy)1a (xy)1a=xyax1a×y1a=xya

    Résoudre 8114×1614.

    Solution

    En appliquant la règle 7,

    8114×1614=81×164=3×3×3×3×2×2×2×24=3×2=6

    Règle 8 : Lorsque le quotient de deux puissances fractionnaires a des bases différentes dans ce cas x et y, mais avec les mêmes puissances dans ce cas 1a, alors trouve la racine a de xy.

    x1a÷y1a=xya

    x1a÷y1a=(x÷y)1a (x÷y)1a=(xy)1a (xy)1a =xyax1a÷y1a=xya

    Résoudre 8114÷1614.

    Solution

    En appliquant la règle 8,

    8114÷1614=81164=3×3×3×32×2×2×24=32=112

    Résous les questions suivantes ;

    a. (343y6)-23

    b. 18012÷24512

    c. 514×12514

    Solution

    a.

    (343y6)-23

    La première chose à faire est de voir si tu peux changer le nombre sous forme d'exposant (indices).

    Note que ;

    343=73

    Par conséquent ;

    (343y6)-23=(73y6)-23

    Rappelle que ;

    (xy)-ab==(yxb)a

    Alors ;

    (73y6)-23=(y673)23(y673)23=y(6×23)7(3×23)y(6×23)73×23=y(26×213)7(13×213)y(26×213)7(13×213)=(y2×2)7(1×2)(y2×2)7(1×2)=y472

    b.

    18012÷24512

    Rappelle que ;

    x1a÷y1a=xya

    Alors ;

    18012÷24512=18024521802452=180245180245=180÷5245÷5180÷5245÷5=36493649=67

    c.

    514×12514

    La première chose à faire est de voir si tu peux transformer le nombre sous forme d'exposant (indices).

    Par conséquent ;

    125=53514×12514=514×(53)14 514×(53)14=514×5(3×14)514×5(3×14)=514×534

    Rappelle que ;

    xma×xnb=(xab)(bm+an)

    Alors ;

    514×534=(5(4×4))((4×1)+(4×3)(5(4×4))((4×1)+(4×3)=(516)16 (516)16=(5116)16 (5116)16=5(116×16)5(116×16)=5151=5

    ou tu peux résoudre directement à partir de ce point ;

    514×5(3×14)=514×534514×534=5(14+34)5(14+34)=544544=5151=5

    Développement binomial pour les puissances fractionnaires

    Comment se fait le développement binomial pour les puissances fractionnaires ?

    Le développement binomial pour les puissances fractionnaires s'effectue simplement en appliquant la formule suivante.

    (1+a)n=1+na+n(n-1)2!a2+n(n-1)(n-2)3!a3+n(n-1)(n-2)(n-3)4!a4+...

    n est la puissance ou l'exposant.

    Résous les 4 premiers termes de (8+2y)13.

    Solution

    (8+2y)13

    Assure-toi de factoriser ou de réexprimer l'expression en portant l'exposant pour qu'elle soit conforme à la forme ;

    (1+a).

    Tu veux donc convertir (8 + 2y) en (1 + y). Pour cela, factorise 8 + 2y par 8. Tu auras alors

    (8+2y)==8(88+2y8)=8(1+y4)

    Soit

    y4=a

    Substitue dans l'équation

    (8(1+a))13=813(1+a)13

    Rappelant que 813=2, on a alors

    813(1+a)13=2(1+a)13

    Rappelle que

    (1+a)n=1+na+n(n-1)2!a2+n(n-1)(n-2)3!a3+n(n-1)(n-2)(n-3)4!a4+...

    De plus, nous ne nous intéressons qu'aux 4 premiers termes, donc ;

    2(1+a)13=2[1+13a+13(13-1)2!a2+13(13-1)(13-2)3!a3+...]=2[1+13a-292×1a2+10273×2×1a3+...]=2[1+13a-19a2+581a3+...]

    Substitue la valeur réelle de a comme ;

    a=y4

    Par conséquent ;

    2[1+13a-19a2+581a3+...]=2[1+13(y4)-19(y4)2+581(y4)3+...]=2[1+y12-y2144+5y3324+...]=2+y6-y272+5y3162+...

    Et donc

    (8+2y)13=2+y6-y272+5y3162+...

    Autres exemples de calcul de puissances fractionnaires

    Quelques exemples supplémentaires te permettraient de mieux comprendre les puissances fractionnaires.

    Si la racine cubique d'un nombre est élevée au carré et que le résultat est 4, trouve ce nombre.

    Solution

    Le nombre inconnu est y. La racine cubique d'un nombre, y étant au carré et donnant 4, s'exprime donc comme suit (y13)2=4 .

    Note que

    x(ab)c=xacb

    Dans ce cas

    (y13)2=4 (y13)2=y23y23=4

    Prends la réciproque des racines des deux côtés. La réciproque de 23 est32donc ;

    y23=4(y23)32=432y(23×32)=432

    Rappelle que

    xab=(xb)a

    Donc ,

    y(23×32)=y(23×32)=yy=432 y=(42)3 4=2y=23y=8

    Puissances fractionnaires - Points clés à retenir

    • Les puissances fractionnaires ou exposants de fractions sont des expressions alimentées par des fractions et se présentant sous la forme xa/b.
    • On parle de puissance fractionnaire négative lorsqu'une expression est alimentée par une fraction négative.
    • Les règles des puissances fractionnaires, lorsqu'elles sont appliquées, te permettent de résoudre facilement les problèmes d'exposants fractionnaires.
    • L'expansion binomiale pour les puissances fractionnaires s'effectue simplement en appliquant la formule ;

      (1+a)n=1+na+n(n-1)2!a2+n(n-1)(n-2)3!a3+n(n-1)(n-2)(n-3)4!a4+...

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    Puissances fractionnaires
    Questions fréquemment posées en Puissances fractionnaires
    Qu'est-ce qu'une puissance fractionnaire?
    Une puissance fractionnaire est une expression de la forme a^(m/n) où a est la base et m/n est une fraction.
    Comment calculer une puissance fractionnaire?
    Pour calculer a^(m/n), on prend la racine n-ième de a puis on élève le résultat à la puissance m.
    Pourquoi utilise-t-on les puissances fractionnaires?
    Les puissances fractionnaires simplifient le calcul des racines et facilitent les manipulations algébriques.
    Quelle est la différence entre une puissance entière et une puissance fractionnaire?
    Une puissance entière utilise un exposant entier tandis qu'une puissance fractionnaire utilise un exposant sous forme de fraction.
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