Корице уџбеника

III.1. Степен Чији Је Изложилац Природан Број

Изабери решење задатка:

Задатак 5

Кратко решење

а) \( 1^☺ = 1 \)

\( 1^n = 1, n \in \mathbb{N} \) ☺ \( \in \{1, 2, 3, \dots\} \) (било који природан број)

б) \( (-1)^☺ = 1 \)

\( (-1)^n = 1 \Rightarrow n \) је паран број ☺ \( \in \{2, 4, 6, \dots\} \) (сваки паран природан број)

в) \( 1^☺ = -1 \)

\( 1^n = 1 \neq -1 \) Нема решења.

г) \( (-1)^☺ = -1 \)

\( (-1)^n = -1 \Rightarrow n \) је непаран број ☺ \( \in \{1, 3, 5, \dots\} \) (сваки непаран природан број)

д) \( 1^☺ = 0 \)

\( 1^n = 1 \neq 0 \) Нема решења.

ђ) \( (-1)^☺ = 0 \)

\( (-1)^n \in \{-1, 1\} \neq 0 \) Нема решења.

е) \( 0^☺ = 0 \)

\( 0^n = 0, n \in \mathbb{N} \) ☺ \( \in \{1, 2, 3, \dots\} \) (било који природан број)

ж) \( 0^☺ = 1 \)

\( 0^n = 0 \neq 1 \) Нема решења.

з) \( -1^☺ = -1 \)

\( -(1^n) = -1 \Rightarrow -1 = -1 \) ☺ \( \in \{1, 2, 3, \dots\} \) (било који природан број)

Детаљно решење

Да бисмо одредили који природни бројеви (\( n \in \mathbb{N} = \{1, 2, 3, \dots\} \)) могу да замене знак ☺, применићемо основна правила за степеновање бројева 1, -1 и 0.

а) \( 1^☺ = 1 \)

Број 1 подигнут на било који природан изложилац увек даје 1 (\( 1^n = 1 \)). Дакле, знак ☺ може бити било који природан број.

б) \( (-1)^☺ = 1 \)

Степен негативног броја је позитиван само ако је изложилац паран број. Према томе, \( (-1)^n = 1 \) важи када је \( n \) било који паран природан број (\( 2, 4, 6, \dots \)).

в) \( 1^☺ = -1 \)

Како је \( 1^n = 1 \) за свако \( n \in \mathbb{N} \), ова једнакост нема решења међу природним бројевима.

г) \( (-1)^☺ = -1 \)

Степен негативног броја је негативан када је изложилац непаран број. Према томе, \( (-1)^n = -1 \) важи када је \( n \) било који непаран природан број (\( 1, 3, 5, \dots \)).

д) \( 1^☺ = 0 \)

Како је \( 1^n = 1 \), ова једнакост је немогућа. Нема решења.

ђ) \( (-1)^☺ = 0 \)

Степен броја -1 може бити само 1 или -1. Ова једнакост нема решења.

е) \( 0^☺ = 0 \)

Нула подигнута на било који природан изложилац је 0 (\( 0^n = 0 \)). Дакле, ☺ може бити било који природан број.

ж) \( 0^☺ = 1 \)

За \( n \in \mathbb{N} \), важи \( 0^n = 0 \). Једнакост \( 0^n = 1 \) нема решења у скупу природних бројева (напомена: \( 0^0 \) није дефинисано, али 0 свакако није природан број).

з) \( -1^☺ = -1 \)

Овде је основа степена 1, а минус стоји испред степена (\( -(1^n) \)). Како је \( 1^n = 1 \) за свако \( n \), онда је \( -1^n = -1 \) увек тачно. Знак ☺ може бити било који природан број.

Кратак запис решења:

а) ☺ \( \in \mathbb{N} \) (сви); б) ☺ \( \in \{2, 4, 6, \dots\} \) (парни); в) Нема решења; г) ☺ \( \in \{1, 3, 5, \dots\} \) (непарни); д) Нема решења; ђ) Нема решења; е) ☺ \( \in \mathbb{N} \) (сви); ж) Нема решења; з) ☺ \( \in \mathbb{N} \) (сви).

Најважније из лекције

Шта је степен: Запис \( a^n \) представља множење броја \( a \) самим собом \( n \) пута. Број \( a \) је основа, а \( n \) је изложилац.
Специјални случајеви: \( a^1 = a \), \( 1^n = 1 \), \( 0^n = 0 \).
Негативна основа: Ако је у загради \( (-a)^n \), резултат је позитиван за парно \( n \), а негативан за непарно \( n \).
Пажња: \( (-2)^2 = 4 \), али \( -2^2 = -4 \) јер у другом случају минус не припада основи која се степенује.
За реалан број \( a \) и природан број \( n \), \( n \)-ти степен броја \( a \) је производ у коме се као чинилац појављује искључиво број \( a \) и то тачно \( n \) пута.
\[ a^n = \underbrace{a \cdot a \cdot \dots \cdot a}_{n \text{ чинилаца}} \]
У запису \( a^n \):
\( a \) се назива основа или база (број који се множи сам са собом).
\( n \) се назива изложилац или експонент (број који показује колико се пута основа појављује као чинилац).
Степен \( a^2 \) назива се квадрат броја \( a \).
Степен \( a^3 \) назива се куб броја \( a \).
\( 3^4 = 3 \cdot 3 \cdot 3 \cdot 3 = 81 \) (основа је 3, изложилац је 4)
\( \left(\frac{2}{3}\right)^3 = \frac{2}{3} \cdot \frac{2}{3} \cdot \frac{2}{3} = \frac{8}{27} \)
Запиши производ у облику степена, а затим одреди основу и изложилац: \( \sqrt{5} \cdot \sqrt{5} \cdot \sqrt{5} \cdot \sqrt{5} \cdot \sqrt{5} \cdot \sqrt{5} \).
Производ записан у облику степена је \( (\sqrt{5})^6 \).
Основа је \( \sqrt{5} \).
Изложилац је 6.
За сваки реалан број \( a \) важи: \( a^1 = a \).
За сваки природан број \( n \) важи: \( 1^n = 1 \) и \( 0^n = 0 \).
\( 15^1 = 15 \)
\( 1^{2023} = 1 \)
\( 0^{55} = 0 \)
Степеновањем негативног броја парним изложиоцем (2, 4, 6...) добија се позитиван број.
Степеновањем негативног броја непарним изложиоцем (1, 3, 5...) добија се негативан број.
При записивању степена негативног броја обавезно се користе заграде! Запис \( (-a)^n \) није исто што и \( -a^n \) када је \( n \) паран број.
Парни изложилац: \( (-2)^4 = (-2) \cdot (-2) \cdot (-2) \cdot (-2) = 16 \)
Непарни изложилац: \( (-2)^3 = (-2) \cdot (-2) \cdot (-2) = -8 \)
Разлика у запису: \( (-3)^2 = (-3) \cdot (-3) = 9 \), али \( -3^2 = -(3 \cdot 3) = -9 \)
Израчунај вредност израза: \( (-1)^4 + (-1)^5 \).
Први сабирак има паран изложилац: \( (-1)^4 = 1 \).
Други сабирак има непаран изложилац: \( (-1)^5 = -1 \).
Збир је: \( 1 + (-1) = 0 \).
Степени се често користе за краће записивање великих бројева или за записивање броја у облику производа његових простих чинилаца.
Број 54 растављен на просте чиниоце: \( 54 = 2 \cdot 3 \cdot 3 \cdot 3 \).
Користећи степен, ово записујемо краће: \( 54 = 2 \cdot 3^3 \).

Задаци за вежбање

Лак: Израчунај вредност степена:
а) \( 4^3 \)
б) \( (-5)^2 \)
а) \( 4^3 = 4 \cdot 4 \cdot 4 = 64 \)
б) Овде је основа негативна, а изложилац паран, па ће резултат бити позитиван: \( (-5)^2 = (-5) \cdot (-5) = 25 \)
Средњи: Напиши број 144 као производ простих чинилаца, а затим тај производ запиши у облику степена.
Дељењем са простим бројевима добијамо:
\( 144 = 2 \cdot 72 = 2 \cdot 2 \cdot 36 = 2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 18 = 2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 9 = 2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 3 \cdot 3 \)
У облику степена: \( 144 = 2^4 \cdot 3^2 \)
Тежак: Израчунај вредност израза: \( -2^4 + (-2)^4 - (-3)^3 \).
Рачунамо сваки део посебно:
\( -2^4 = -(2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 2) = -16 \) (минус није степенован)
\( (-2)^4 = (-2) \cdot (-2) \cdot (-2) \cdot (-2) = 16 \) (паран изложилац)
\( (-3)^3 = (-3) \cdot (-3) \cdot (-3) = -27 \) (непаран изложилац)

Замењујемо у израз:
\( -16 + 16 - (-27) = 0 + 27 = 27 \)

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: