Matemáticas de primaria y secundaria · Grades 1–9
63Fracciones y Potencias
fracciones y potestades son las herramientas cotidianas de computación: compartir cantidades, comparar proporciones, escribir muy grande o muy pequeño números. Este capítulo consolida las reglas para calcular con ellos — con cada paso intermedio escrito — e introduce científico notación.
63.1 Calcular con fracciones
Definición 63.1 (fracción)
A fracción (con ) es el cociente de por . Dos fracciones son iguales cuando una se obtiene de el otro multiplicando (o dividiendo) numerador y denominador por el mismo número distinto de cero:
Ejemplo 63.2
Simplifica paso a paso:
(En Capítulo 64 el mayor común divisor hará esto de una vez paso.)
Método 63.3 (Suma y resto de fracciones)
- Coloque ambos fracciones sobre un common denominador (un múltiple de los dos denominadores);
- suma o resta el numeradores, manteniendo el denominador;
- simplifique el resultado si es posible.
Ejemplo 63.4
Calcule . Un denominador común de y es :
Calcule . Escriba como fracción sobre :
Método 63.5 (Multiplicar y dividir fracciones)
- Para multiplicar, multiplica numeradores juntos y denominadores juntos: (simplifique antes multiplicando siempre que sea posible);
- para dividir, multiplicar por el inverso del divisor: .
Ejemplo 63.6
donde simplificamos por el factor común , luego por . y un división:
63.2 Potestades
Definición 63.7 (poder)
Para un número real y un entero positivo , el fuerza es el producto de factores iguales a :
Por convención (para ), y exponentes negativo denotan inversas:
Ejemplo 63.8
; pero (el exponente se une antes que el signo menos); ; y .
Teorema 63.9 (Reglas de exponentes)
Para todos los , distintos de cero y todos los números enteros , :
Demostración. Para exponentes positivo, cuente los factores. Para la primera regla: es factores seguidos de factores , en total factores. Para el tercero: repite veces un bloque de factores , dando factores. Las otras dos reglas son similares; la extensión a cero y exponentes negativo se verifica desde (y hace la convención es la única opción consistente, ya que debe ser ). ∎
Ejemplo 63.10
Simplifica paso a paso:
Y con dos letras: .
63.3 Potencias de diez y notación científica.
Proposición 63.11 (Potencias de diez)
Para un número entero positivo : se escribe “ seguido de ceros” y con en el decimal lugar. Multiplicar un numero decimal por (resp. ) cambia sus coma decimal se colocan a la derecha (resp. izquierda).
Definición 63.12 (Notación científica)
El notación científica de un positivo numero decimal es la forma única de escribirlo como
Ejemplo 63.13
La distancia Tierra-Sol es de aproximadamente km km. El tamaño de una molécula de agua es de aproximadamente m. m. Para calcular con tales números, agrupe los partes decimales y el potestades de diez:
Método 63.14 (Poner un número en notación científica)
- Mueva el coma decimal justo después del primer dígito distinto de cero; esto da el factor con ;
- cuenta el número de lugares que se movió el punto: ese recuento es , positivo si el número original era , negativo si era ;
- Comprobación : debe reproducir el número original.
63.4 Ceremonias
Ejercicio 63.1 ★
Calcule y proporcione el resultado como fracción completamente simplificado:
Solución
Solución de Ejercicio 63.1.
.
.
.
.
Ejercicio 63.2 ★
Calcula y simplifica:
Solución
Solución de Ejercicio 63.2.
(simplificar por y por ).
.
(los y se cancelan).
Ejercicio 63.3 ★
Calcular:
Solución
Solución de Ejercicio 63.3.
; ; ; ; ; .
Ejercicio 63.4 ★
Escribe como un solo fuerza:
Solución
Solución de Ejercicio 63.4.
; ; ; ; .
Ejercicio 63.5 ★
Escriba en notación científica: ; ; ; ; doce millones.
Solución
Solución de Ejercicio 63.5.
; ; ; ; doce millones .
Ejercicio 63.6 ★★
Calcular, dando el resultado en notación científica:
Solución
Solución de Ejercicio 63.6.
.
.
.
Ejercicio 63.7 ★★
Un tanque está lleno. Después de agregar litros, está lleno . ¿Cuál es el capacidad del tanque? (Exprese el fracción agregado del tanque primero.)
Ejercicio 63.8 ★★
Alice se come de un pastel, luego Ben se come de lo que queda, luego Carla se come de lo que aún queda. ¿Qué fracción del ¿Queda pastel al final? (Calcule resto después de cada paso).
Solución
Solución de Ejercicio 63.8.
Después de Alice: Queda del pastel. ben come , saliendo . Carla se come medio de eso, , dejando del pastel.
Ejercicio 63.9 ★★
La luz viaja metros por segundo. El sol está a punto m de distancia. ¿Cuánto tarda la luz del sol en llegar hasta nosotros? Dé la respuesta en segundos (notación científica no es necesario), luego en minutos y segundos.
Solución
Solución de Ejercicio 63.9.
Hora segundos, es decir, minutos y segundos.
Ejercicio 63.10 ★★★
¿Cuál es más grande, o ? (Pista: escriba ambos como potestades con exponente usando y compare con .)
Solución
Solución de Ejercicio 63.10.
Escribe ambos números como potestades con exponente :
Desde , multiplicando diez copias de cada uno: , entonces .
63.5 Problema: el código secreto de los decimales periódicos
Problema 63.1
Problema de fin de semana — cada fracción tiene un decimal escritura que se detiene o se repite, cada periódico decimal es un fracción, y es igual exactamente a
Divide por y los dígitos caen en un canto: para siempre. Divide por y los dígitos se detienen muerto: . Este problema demuestra que estos son los únicos dos posibles comportamientos para un fracción — y luego invierte el máquina: dado cualquier decimal periódico, reconstruye el fracción escondiéndose detrás de él. En el camino se asienta, de una vez por todas, la El tema más discutido es el de la igualdad en las matemáticas escolares.
Parte I — From fracción to decimal.
- Calcular por división larga las escrituras decimales de , , y . ¿Qué parada, qué repetición y con qué bloque repetitivo?
- Explique por qué la escritura decimal de cualquier fracción debe detenerse o eventualmente repetirse. (En el división larga por , cuyos valores pueden los sucesivos restos tomar? ¿Qué pasa en el momento en que resto? aparece por segunda vez?)
- Empuje la división de por lo suficiente para encontrar el bloque repetitivo. ¿Cuánto mide y cómo mide esa longitud? comparar con el límite prometido en la pregunta 2?
- Algunos fracciones se detienen porque su denominador puede ser ampliado a un fuerza de diez: , . Explique el criterio y por qué no hay multiplicador de números enteros. alguna vez puede convertir , o en , , (¿en qué dígito terminaría el producto?).
- Sin dividir, ordenar , y en “paradas” y “repeticiones”, luego dé la escritura decimal de los dos que paran.
Parte II — From repeating decimal back to the fracción.
- El truco del cambio. Deje que calcule , luego y deduzca como fracción. Consultar por dividiendo.
- Deje Cual fuerza de diez turnos por ¿Exactamente un bloque repetido? Úselo para escribir como fracción en términos más bajos.
- Un caso mixto: (el solo se repite). Calcule y deduzca como fracción en términos más bajos.
- El famoso: aplica el truco del cambio a Qué fracción — qué número — ¿lo encuentras? Concilia el resultado con tu intuición, recordando al vecino fantasma de Problema 38.1 y el cada vez más reducido resto de Problema 39.1: es “justo debajo” ¿ u otro nombre para ?
- Convertir y en fracciones en términos más bajos.
Parte III — The dictionary completed.
- Las preguntas 6 a 10 sugieren un diccionario: un bloque de Los dígitos que se repiten desde coma decimal son iguales a ese bloque. over nines (). uso el diccionario para predecir como fracción, simplificar — y maravillarse: qué sorprendentemente simple fracción chants “”? Compruébalo por división.
- Combina el diccionario con un turno: escribe as a fracción in lowest terms.
- El número (un , luego uno , luego un , luego dos , luego un , luego tres s, and so on) never stops. Is it a repeating decimal? ¿Qué dice entonces la Parte I al respecto? ¿Puede ser una fracción? (You have just met your first provably irracional número; the most famous one is caught en Capítulo 65.)
- ¿Aproximadamente cuántos dígitos tiene ? uso y el exponente rules (Teorema 63.9) to write in (approximate) notación científica, and concluir. (Compárese Ejercicio 63.10.)
- Final: escriba como fracción, y enunciar la moraleja bidireccional de todo el problema: ¿cuál las escrituras decimales son fracciones, y que fracciones tienen ¿Qué escrituras decimales?
Solución
Solución de Problema 63.1.
1. (se detiene); (bloque ); (bloque después del ); (bloque ).
2. En cada paso de la división por , el resto es uno de los valores (Teorema 37.7). Si aparece resto , el la división se detiene. De lo contrario, después de como máximo los pasos , algunos resto debe aparecer por segunda vez — hay más pasos de lo posible restos — y a partir de ese momento la división repite exactamente la secuencia de dígitos que produjo después de la Primera aparición: los ciclos de escritura decimal son eternos. Detener o Repito: no existe un tercer comportamiento.
3. : el bloque tiene una longitud . La pregunta 2 prometía una repetición dentro como máximo pasos — aquí el restos todos aparecen antes de que regrese : el Canto más largo posible para una división por .
4. se detiene exactamente cuando algunos tiene denominador , , — es decir, cuando el denominador puede ser multiplicado hasta un fuerza de diez, como o . Para y esto es inútil: a fuerza de diez tiene el dígito suma , y cada múltiple de tiene un dígito suma que es un múltiple de — entonces no múltiple de (por lo tanto, ninguno de ) es nunca , , Para : dividiendo , , , por siempre deja un resto (, , , ), nunca . Denominadores que lleguen a un fuerza de diez paradas; todos los demás repiten.
5. : , paradas: . : , paradas: . : es un múltiple de , se repite ().
6. , entonces (las colas cancelar perfectamente), y . Verificación de división:
7. El bloque tiene dos dígitos, así que desplace : , por lo tanto y .
8. y ; restando, , entonces (dividir por ). De hecho
9. , entonces y . No "justo debajo" : is el número , escrito en un segundo disfraz. Cualquier número estrictamente inferior a deja un espacio y Problema 38.1 mostró una brecha que siempre contiene más números — mientras que nada cabe entre y . Los nueves sin fin son el chocolate resto de Problema 39.1 se redujo por debajo de cada cantidad positiva: no queda nada.
10. . y (dividir por ).
Diccionario 11.: . Desde , esto se simplifica a : el fracción canta “”. Verificación de división:
12. (dividir por ).
13. Los bloques de ceros crecen sin fin, por lo que no hay arreglos. El bloque puede repetirse para siempre: es no un decimal periódico. (y nunca se detiene). Por la Parte I, cada fracción se detiene o se repite — entonces este número no es fracción en absoluto: es irracional, construido por encargo. La superestrella de la irracionalidad, , se desenmascara en Capítulo 65.
14. : un número ligeramente por encima de , por lo tanto con dígitos . (Exactamente: .)
15. , ya en términos más bajos (acciones ningún factor con ). el completado diccionario: the fracciones are exactly the decimals that stop or repeat — denominadores de decenas de amigos se detienen, todos otros cantan un bloque; y a la inversa cada canto, incluso tu año de graduación, es un fracción disfrazado.