Cómo simplificar [matemáticas] \ izquierda (\ frac {27a ^ 9} {125b ^ 3} \ derecha) ^ \ frac {-2} {3} [/ matemáticas]

Esto parece un problema de tarea, pero se simplifica exactamente de la manera que esperarías si supieras lo que significan los símbolos.

[matemáticas] x ^ 3 = x \ veces x \ veces x \ etiqueta 1 [/ matemáticas]

[matemáticas] \ izquierda (\ frac {x} {y} \ derecha) ^ 3 [/ matemáticas] no requiere trucos, todavía significa [matemáticas] \ frac {x} {y} \ veces \ frac {x} {y } \ times \ frac {x} {y} \ tag 2 [/ math]

[matemáticas] x ^ {\ frac {1} {2}} [/ matemáticas] requiere un poco de truco para descubrir lo que significa la primera vez, pero una vez que te das cuenta de que:

[matemáticas] 2 ^ 2 \ times 2 ^ 3 = 2 ^ {2 + 3} = 2 ^ 5 \ rightarrow x ^ 2 \ times x ^ 3 = x ^ {2 + 3} = x ^ 5 \ tag 3 [/ matemáticas]

[matemáticas] x ^ {5} \ veces x ^ {- 5} = x ^ {5 + (-5)} = x ^ 0 = 1 \ etiqueta {3b} [/ matemáticas]

Si ese patrón se extiende:

[matemáticas] x ^ {\ frac {1} {2}}? \ implica x = x ^ {\ frac {1} {2}} \ times x ^ {\ frac {1} {2}} \ tag {! 4} [/ math]

[matemáticas] x ^ {\ frac {1} {2}} = \ sqrt x \ tag {A} [/ matemáticas]

[matemáticas] (x ^ 3) ^ 3 \ quad [/ matemáticas] todavía no requiere trucos, todavía significa

[matemáticas] x ^ 3 \ veces x ^ 3 \ veces x ^ 3 = x ^ {3 \ veces3} = x ^ 9 \ etiqueta 5 [/ matemáticas]


Conociendo esas cosas, que son cosas que ya sabíamos que apostaría, podemos simplificar eso. Solo necesitamos recordar que las matemáticas son algo que casi siempre se puede razonar, no es un proceso mágico que determina qué está permitido y qué no. Si las cosas están “permitidas”, no es porque alguien en algún lugar haya decidido que estaba “permitido”. Es porque tiene sentido.


Si tenía el doble de papas que John antes de comer dos de ellas, entonces [math] \ {\ text {My Potatoes Now} \} + 2 = 2 \ times \ {\ text {John’s Potatoes} \} [/ math ]

¿Qué es [math] \ {\ text {My Potatoes Now} \} [/ math] si [math] \ {\ text {John Potatoes} \} [/ math] luego se descubre que es una bolsa de ocho papas?

[math] \ {\ text {My Potatoes Now} \} + 2 = 2 \ times 8 = 16 [/ math]

¡Oh no! ¿Cómo me deshago de los dos? Ah, sí, somos personas humanas inteligentes, y podemos razonar que solo tomamos dos de 16, y 14 debe ser la respuesta.

No pensamos: “¿No se supone que debemos quitarlo y luego quitarlo y ponerlo en el otro lado?”

Pensamos: “Si tengo 16 después de agregar dos, claramente tengo 14 ahora”.

Usando la ley de índices, [matemática] \ left (a ^ {p} \ right) ^ {q} = a ^ {pq} [/ math]

[matemática] \ left (\ dfrac {27a ^ {9}} {125b ^ {3}} \ right) ^ {- \ frac {2} {3}} [/ math]

[matemáticas] = \ dfrac {27 ^ {- \ frac {2} {3}} a ^ {9 \ veces – \ frac {2} {3}}} {125 ^ {- \ frac {2} {3} } b ^ {3 \ veces – \ frac {2} {3}}} [/ matemáticas]

[matemáticas] = \ dfrac {9 ^ {- 1} a ^ {- 6}} {25 ^ {- 1} b ^ {- 2}} [/ matemáticas]

Usando [math] a ^ {- 1} = \ dfrac {1} {a} [/ math]

La respuesta es [matemáticas] \ dfrac {25b ^ {2}} {9a ^ {6}} [/ matemáticas]

La respuesta es así …

Explicación de la respuesta anterior:

Aquí 27 es la raíz cúbica de 3 y 125 es la raíz cúbica de 5, por lo que podemos escribir 27 como 3 ^ 3 y 125 como 5 ^ 3.

Y luego podemos tomar la potencia 3 tan común como podemos escribirla afuera y podemos cancelarla con el denominador 3 y ahora la potencia es -2.

Para eliminar cinco signos, podemos tomar recíprocos y luego podemos cuadrar cada término entre paréntesis y eso da nuestra respuesta.

Me gusta resolver problemas de la manera más directa y lógica.

Dado que [matemáticas] \ left (\ frac {a} {b} \ right) ^ c = \ frac {a ^ c} {b ^ c} [/ math]

Recomendaría calcular primero el numerador, que el denominador y volver a unirlo:

Ok [matemáticas] (27a ^ 9) ^ {- 2/3} = \ frac {1} {(27a ^ 9) ^ {2/3}} = \ frac {1} {\ left (\ sqrt [3] {27a ^ 9} \ right) ^ {2}} = \ frac {1} {(3a ^ 3) ^ {2}} = \ frac {1} {9a ^ 6} [/ math]

[matemáticas] (125b ^ 3) ^ {- 2/3} = \ frac {1} {(125b ^ 3) ^ {2/3}} = \ frac {1} {\ left (\ sqrt [3] { 125b ^ 3} \ right) ^ {2}} = \ frac {1} {(5b) ^ {2}} = \ frac {1} {25b ^ 2} [/ math]

Ahora [matemáticas] \ frac {\ frac {a} {b}} {\ frac {c} {d}} = \ frac {a} {b} \ times \ frac {d} {c} = \ frac {a \ veces d} {b \ veces c} [/ matemáticas]

Entonces [matemáticas] \ left (\ frac {27a ^ 9} {125b ^ 3} \ right) ^ \ frac {-2} {3} = \ frac {\ frac {1} {9a ^ 6}} {\ frac {1} {25b ^ 2}} = \ frac {1} {9a ^ 6} \ times 25b ^ 2 = \ frac {25b ^ 2} {9a ^ 6} = \ left (\ frac {5b} {3a ^ 3} \ right) ^ 2 [/ math]

El denominador está implícitamente explícito, así que no lo escribí.

Pero personalmente dejaría que una computadora lo simplifique. Usted y aparentemente tiene que asumir [matemáticas] a, b \ in \ R ^ + [/ matemáticas] para simplificarlo así.

Los exponentes dentro se multiplican con exponentes fuera del paréntesis.

Entonces tienes [matemáticas] \ frac {27 ^ {\ frac {-2} {3}} a ^ {- 6}} {125 ^ {\ frac {-2} {3}} b ^ {- 2}} [/matemáticas].

Cambiar el signo de un exponente mueve el término a través de la barra de fracción. Todos los exponentes son negativos, por lo que básicamente estamos cambiando la fracción y cambiando todos los signos de los exponentes a positivo.

[matemáticas] \ frac {125 ^ {\ frac {2} {3}} b ^ {2}} {27 ^ {\ frac {2} {3}} a ^ {6}} [/ matemáticas].

[matemáticas] = \ frac {(5 ^ 3) ^ {\ frac {2} {3}} b ^ {2}} {(3 ^ 3) ^ {\ frac {2} {3}} a ^ {6 }}[/matemáticas]

[matemáticas] = \ frac {5 ^ 2b ^ 2} {3 ^ 2a ^ 6} [/ matemáticas]

[matemáticas] = \ frac {25b ^ 2} {9a ^ 6} [/ matemáticas]

O

[matemáticas] (\ frac {5b} {3a ^ 3}) ^ 2 [/ matemáticas]