Lección 5Exponentes negativos con potencias de 10

Veamos qué sucede cuando los exponentes son negativos.

Metas de aprendizaje:

  • Entiendo qué significa cuando 10 se eleva a un exponente negativo.
  • Puedo usar las reglas de exponentes con exponentes negativos.

5.1 Conversación numérica: ¿cuál es ese exponente?

Resuelve mentalmente cada ecuación. 

\frac{100}{1} = 10^x

\frac{100}{x} = 10^1

\frac{x}{100} = 10^0

\frac{100}{1,\!000} = 10^{x}

5.2 Tabla de exponentes negativos

Completa la tabla para explorar qué significan los exponentes negativos.

An 8 column table with 3 rows of data. The first column contains a row header for each row. The data are as follows. Row 1: using exponents, 10 cubed; 10 squared; 10 to the first power; blank; blank; blank; blank.  Row 2: as a decimal, 1000 point 0; blank; blank; 1 point 0; blank, 0 point 0 1; blank.  Row 3: as a fraction, blank, the fraction 100 over 1; blank; the fraction 1 over 1; blank; blank; the fraction 1 over 1000. Above the table are arrows pointing from the 8th column to the 7th, the 7th column to the 6th, and so on. These arrows are labeled "mulitply by 10". Below the table are arrows pointing from the 2nd column to the 3rd, the 3rd column to the 4th, and so on. These arrows are labeled "mulitply by question mark".
  1. Cuando te mueves hacia la izquierda, cada número se multiplica por 10. ¿Cuál es el multiplicador cuando te mueves hacia la derecha?
  2. ¿Cómo influye cada uno de esos multiplicadores en la ubicación de punto decimal?
  3. Usa los patrones que encontraste en la tabla para escribir 10^{\text -7} como una fracción.
  4. Usa los patrones que encontraste en la tabla para escribir 10^{\text -5} como un decimal.
  5. Escribe \frac{1}{100,000,000} usando un solo exponente.
  6. Usa los patrones que encontraste en la tabla para escribir 10^{\text -n} como una fracción.

5.3 Sigamos las reglas de exponentes

    1. Emparejen las expresiones que describan la multiplicación repetida de la misma manera: 

      \left(10^2\right)^3 \frac{1}{(10 \boldcdot 10)} \boldcdot \frac{1}{(10 \boldcdot 10)} \boldcdot \frac{1}{(10 \boldcdot 10)}
      \left(10^2\right)^{\text -3} \left(\frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}\right)\left(\frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}\right)\left(\frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}\right)
      \left(10^{\text -2}\right)^3 \frac{1}{ \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} }\boldcdot \frac{1}{ \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} } \boldcdot \frac{1}{ \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} }
      \left(10^{\text -2}\right)^{\text-3} (10 \boldcdot 10)(10 \boldcdot 10)(10 \boldcdot 10)
    2. Escriban  (10^2)^{\text-3} como una potencia de 10 usando un solo exponente. Prepárense para explicar su razonamiento.
    1. Emparejen las expresiones que describan la multiplicación repetida de la misma manera:

      \frac{10^2}{10^5} \frac{ \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} }{ \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}\boldcdot \frac{1}{10}\boldcdot \frac{1}{10} }
      \frac{10^2}{10^{\text -5}} \frac{10 \boldcdot 10}{10 \boldcdot 10 \boldcdot 10 \boldcdot 10 \boldcdot 10}
      \frac{10^{\text -2}}{10^5} \frac{ \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} }{ 10 \boldcdot 10\boldcdot 10\boldcdot 10\boldcdot 10 }
      \frac{10^{\text -2}}{10^{\text -5}} \frac{ 10 \boldcdot 10 }{ \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}\boldcdot \frac{1}{10}\boldcdot \frac{1}{10}}
    2. Escriban  \frac{10^{\text -2}}{10^{\text -5}} como una potencia de 10 usando un solo exponente. Prepárense para explicar su razonamiento.
    1. Emparejen las expresiones que describan multiplicación repetida de la misma manera:

      10^4 \boldcdot 10^3 (10 \boldcdot 10 \boldcdot 10 \boldcdot 10) \boldcdot ( \frac{1}{10} \boldcdot  \frac{1}{10}\boldcdot  \frac{1}{10})
      10^4 \boldcdot 10^{\text -3} \left(\frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}\right) \boldcdot \left( \frac{1}{10} \boldcdot  \frac{1}{10} \boldcdot  \frac{1}{10}\right)
      10^{\text -4} \boldcdot 10^3 \left(\frac{1}{10}\boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}\right) \boldcdot \left(10 \boldcdot 10 \boldcdot 10\right)
      10^{\text -4} \boldcdot 10^{\text -3} (10 \boldcdot 10 \boldcdot 10 \boldcdot 10) \boldcdot (10 \boldcdot 10 \boldcdot 10)
    2. Escriban  10^{\text -4} \boldcdot 10^3 como una potencia de 10 usando un solo exponente. Prepárense para explicar su razonamiento.

¿Estás listo para más?

Priya, Jada, Han y Diego están practicando un juego. Se paran en un círculo en ese orden y juegan por turnos.

Priya dice, "SEGURO". Jada, quien está a la izquierda de Priya dice, "FUERA", y abandona el círculo. Han es el siguiente que dice "SEGURO". Luego, Diego dice, "FUERA", y abandona el círculo. En ese momento, solo quedan Priya y Han. Ellos continúan jugando. Priya dice, "SEGURO". Han dice, "FUERA", y abandona el círculo. Priya es la única persona que queda, por lo que ella es la ganadora.

Priya dice: "Sabía que solo yo quedaría, porque yo comencé".

  1. Registra este juego en un papel unas cuantas veces con distintos números de jugadores. ¿La persona que comienza siempre gana?
  2. Intenta encontrar tantos números de jugadores como puedas para los que la persona que comienza siempre gane. ¿Qué patrones observas?

Resumen de la lección 5

Cuando multiplicamos una potencia positiva de 10 por  \frac{1}{10} , el exponente disminuye en 1: 10^8 \boldcdot \frac{1}{10} = 10^7 Esto es verdadero para cualquier potencia de 10. Podemos usar el mismo razonamiento para ver que multiplicar por 2 factores que son  \frac{1}{10} hace que el exponente disminuya en 2: \left(\frac{1}{10}\right)^2 \boldcdot 10^8 = 10^6

Esto significa que podemos extender las reglas para usar exponentes negativos, por ejemplo,  10^{\text-2} = \left(\frac{1}{10}\right)^2 . Así como  10^2 son dos factores que son 10, tenemos que  10^{\text-2} son dos factores que son  \frac{1}{10} . En general, las reglas de exponentes que hemos desarrollado son verdaderas para cualquier entero  n m , es decir,  10^{\text-n} = \left(\frac{1}{10}\right)^n = \frac{1}{10^n}

Este es un ejemplo que muestra cómo extendemos la regla  \frac{10^n}{10^m} = 10^{n-m} para usar exponentes negativos: \frac{10^3}{10^5} = 10^{3-5} = 10^{\text-2}  Para ver por qué, observa que  \frac{10^3}{10^5} = \frac{10^3}{10^3 \boldcdot 10^2} = \frac{10^3}{10^3} \boldcdot \frac{1}{10^2} =  \frac{1}{10^2} que es igual a  10^{\text-2} .

Este es un ejemplo que muestra cómo extendemos la regla  \left(10^m\right)^n = 10^{m \boldcdot n} para usar exponentes negativos: \left(10^{\text-2}\right)^{3} = 10^{(\text-2)(3)}=10^{\text-6} Para ver por qué, observa que: 10^{\text-2} = \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} . Esto significa que: \left(10^{\text-2}\right)^{3} =\left( \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}\right)^3 = \left(\frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}\right) \boldcdot \left( \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}\right)\boldcdot \left(\frac{1}{10}\boldcdot \frac{1}{10}\right) = \frac{1}{10^6} = 10^{\text-6}

Problemas de práctica de la lección 5

  1. Escribe con un solo exponente: (ejemplo: \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} = 10^{\text-2} )

    1. \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}
    2. \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10}
    3. (\frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10})^2
    4. (\frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10} \boldcdot \frac{1}{10})^3
    5. (10 \boldcdot 10 \boldcdot 10)^{\text-2}
  2. Escribe cada expresión como una sola potencia de 10.

    1. 10^{\text-3} \boldcdot 10^{\text-2}
    2. 10^4 \boldcdot 10^{\text-1}
    3. \frac{10^5}{10^7}
    4. (10^{\text-4})^5
    5. 10^{\text-3} \boldcdot 10^{\text2}
    6. \frac{10^{\text-9}}{10^5}
  3. Selecciona todas las expresiones que sean equivalentes a \frac{1}{10,000} :

    1. (10,\!000)^{\text-1}
    2. (\text{-}10,\!000)
    3. (100)^{\text-2}
    4. (10)^{\text-4}
    5. (\text{-}10)^2
  4. Empareja cada ecuación con la situación que describe. Explica qué significa la constante de proporcionalidad en cada ecuación.

    Ecuaciones:

    1. y=3x
    2. \frac12x=y
    3. y=3.5x
    4. y=\frac52x

    Situaciones:

    1. Una volqueta está transportando cargas de tierra a un sitio de construcción. Después de 20 cargas, hay 70 pies cuadrados de tierra.
    2. Estoy haciendo una mezcla de agua y sal que tiene 2 tazas de sal por cada 6 tazas de agua.
    3. Una tienda tiene una oferta de "4 por $10" en sombreros.
    4. Por cada 48 galletas que horneo, le doy 24 a mis estudiantes.
    1. Explica por qué el triángulo  ABC es semejante al triángulo  EDC

    2. Encuentra las longitudes de los lados que faltan.