00:00
00:00
KURSER  / 
Matematik 1b
/  Förberedande Aritmetik

Potenser och Potenslagar

Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet

Vad är en potens?

Potenser används för att förenkla beräkningar där man multiplicerar samma tal, eller variabel, med sig själv två eller flera gånger. En potens består av en bas och en exponent som tillsammans bildar en potens.

Potenser och potenslagarna är något som återkommer om och om igen i kurserna i matematik. Därför är det bra om du lär dig förstå vad en potens är och hur du använder potensreglerna så snabbt som möjligt.

Precis som vi använder multiplikation för att effektivisera skrivsättet för ett antal lika termer som summeras, så här

2+2+2+2+2+2+2+2=822+2+2+2+2+2+2+2=8\cdot22+2+2+2+2+2+2+2=8·2

så använder vi potensform för att effektivisera skrivsättet för en produkt med ett antal likadana faktorer, så här

22222222=282\cdot2\cdot2\cdot2\cdot2\cdot2\cdot2\cdot2=2^82·2·2·2·2·2·2·2=28

Potens

 axa^xax   är en potens, där aaa kallas bas och xxx exponent.

Skrivsättet innebär att vi multiplicerar aaa med sig själv mmm gånger. Man utläser skrivsättet potensen ama^mam som ”a upphöjt till m”. Till exempel utläser vi  464^646  som ” fyra upphöjt till sex”.

Nedan följer två exempel där vi räknar med potenser.

Exempel 1

Beräkna värdet av potensen  252^52⁵

Lösning

Vi har här ” två upphöjt till fem”, vilket innebär att två multipliceras med sig självt fem gånger.

25=22222=322^5=2\cdot2\cdot2\cdot2\cdot2=3225=2·2·2·2·2=32

Exempel 2

Beräkna värdet av potensen  343^434

Lösning

Vi har här ” tre upphöjt till fyra”, vilket innebär att tre multipliceras med sig självt fyra gånger.

34=3333=813^4=3\cdot3\cdot3\cdot3=8134=3·3·3·3=81

Skriva potenser med digitala hjälpmedel

Nästan alla digitala hjälpmedel kan beräkna potenser åt dig. Oftast används symbolerna ^ eller xⁿ som ikon på knappen som används för att räkna ut potenser.

Vill du skriva potenser på Eddler i kortsvaren eller på GeoGebra skriver du på följande vis.

Upphöjt till kan skrivas genom att hålla nere shift och samtidigt trycka på knappen med symbolen ^

Ofta hittar du den på knappen precis till höger om Å.

På vissa digitala hjälpmedel skrivs ^ ut genast, medans det på andra inte skrivs förrän du anger vad du vill ha i exponenten, det vill säga ^ skriva ut samtidigt som du ex skriver ut exponenten tre i skrivsättet 7^3.

Potenslagarna

För att förenkla och effektivisera beräkningar med potenser används potenslagarna, även kallade potensreglerna. Dessa kan endast användas när potenserna i uttrycket är skrivna på samma bas.  Alltså för exempelvis uttrycken  23252^3\cdot2^523·25   eller  6462\frac{6^4}{6^2}6462  , men inte för  23652^3\cdot6^523·65   och  8462\frac{8^4}{6^2}8462 .

Potenslagarna

För alla reella tal xxx och yyy och positiva tal aaa och bbb gäller att

axay=ax+ya^x\cdot a^y=a^{x+y}ax·ay=ax+y

axay\frac{a^x}{a^y}axay  =axy=a^{x-y}=axy

(ax)y=axy(a^x)^y=a^{x\cdot y}(ax)y=ax·y

(ab)x=axbx\left(\frac{a}{b}\right)^x=\frac{a^x}{b^x}(ab )x=axbx 

(ab)x=axbx(a\cdot b)^x=a^x\cdot b^x(a·b)x=ax·bx

ax=a^{-x}=ax= 1ax\frac{1}{a^x}1ax    där  a0a\ne0a0

a0=1a^0=1a0=1

a1x=axa^{\frac{1}{x}}=\sqrt[x]{a}a1x =xa

Vi påminner igen att du måste du ha samma bas för att potenslagarna skall kunna användas. Har potenserna inte samma bas kan man försöka skriva om dem så att de får samma bas med bibehållet värde. I exempel  101010 visar vi detta. Men det är inte alltid möjligt. I dessa fall får man beräkna uttrycken utan potensregler.

Reglerna här ovan är mycket viktiga att känna till då de återkommer om och om igen i matematikens olika delar. Ofta finns de med i formelsamlingar. Men kolla igenom vilka formler du får har tillgång till på provet och inte. Det viktigaste är att du vet att de finns, när de ska användas och var du kan hitta dem om du inte vill lära dig dem utantill.

Nedan följer ett exempel på varje potenslag där du kan se hur dessa lagar används.

Multiplikation av potenser

Regeln för multiplikation mellan potenser ger att  aman=am+na^m\cdot a^n=a^{m+n}am·an=am+n

Exempel 3

Skriv 35323^5\cdot3^{-2}35·32 som en potens.

Lösning

Vi använder potensregeln vid multiplikation av potenser.

3532=35+(2)=352=333^5\cdot3^{-2}=3^{5+(-2)}=3^{5-2}=3^335·32=35+(2)=352=33

Division av potenser

Regeln för division mellan potenser ger att  aman\frac{a^m}{a^n}aman  =amn=a^{m-n}=amn

Exempel 4

Skriv 4542\frac{4^5}{4^2}4542  som en potens.

Lösning

Vi använder potensregeln vid division med potenser.

4542=\frac{4^5}{4^2}=4542 = 452=434^{5-2}=4^3452=43

Potens av en potens

Regeln för en potens där potensen är en bas ger att (am)n=amn(a^m)^n=a^{m\cdot n}(am)n=am·n

Exempel 5

Skriv (23)4\left(2^3\right)^4(23)4  som en potens.

Lösning

Vi använder regeln för en potens där potensen är en bas.

(23)4=234=212\left(2^3\right)^4=2^{3\cdot4}=2^{12}(23)4=23·4=212

Potens av en produkt

Regeln för en potens där basen är en produkt ger att (ab)n=anbn(a\cdot b)^n=a^n\cdot b^n(a·b)n=an·bn

Exempel 6

Beräkna  (28)2\left(2\cdot8\right)^2(2·8)2  utan räknare.

Lösning

Vi använder regeln för potenser där basen är en produkt

(28)2=2282=464=256\left(2\cdot8\right)^2=2^2\cdot8^2=4\cdot64=256(2·8)2=22·82=4·64=256

Utifrån detta gäller att

 256=162=(28)2=2282=464=256256=16^2=\left(2\cdot8\right)^2=2^2\cdot8^2=4\cdot64=256256=162=(2·8)2=22·82=4·64=256 

vilket kan vara användbart vid omskrivning för beräkning utan digitala hjälpmedel av potenser med stora baser.

Potens med negativ exponent

Regeln för potenser med negativ exponent ger att an=a^{-n}=an= 1an\frac{1}{a^n}1an    där  a0a\ne0a0

Exempel 7

Skriv  122\frac{1}{2^2}\cdot122 · 262^626  som en potens

Lösning

Här kan vi lösa detta på två olika vis.

  1. Med regel för potens med negativ exponent

  12226=2226=22+6=24\frac{1}{2^2}\cdot2^6=2^{-2}\cdot2^6=2^{-2+6}=2^4122 ·26=22·26=22+6=24  

2. Potensregeln vid division med potenser

 12226=2622=262=24\frac{1}{2^2}\cdot2^6=\frac{2^6}{2^2}=2^{6-2}=2^4122 ·26=2622 =262=24 

Exponenten noll

Regeln för potenser med exponenten noll ger att a0=1a^0=1a0=1

Exempel 8

Skriv 646370\frac{6^4\cdot6^3}{7^0}64·6370   som en potens.

Lösning

Vi använder multiplikationsregeln i täljaren, sedan att a0=1a^0=1a0=1.

646370=64+370=\frac{6^4\cdot6^3}{7^0}=\frac{6^{4+3}}{7^0}=64·6370 =64+370 = 671=67\frac{6^7}{1}=6^7671 =67

Potens med rationella exponent

Regeln för potenser med rationella exponenter ger att  a1n=ana^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}a1n =na

Exempel 9

Beräkna  83\sqrt[3]{8}38  utan räknare.

Lösning

Vi använder regeln för sambandet mellan roten ur och en rationell exponent.

8138^{\frac{1}{3}}813   är samma sak som  83\sqrt[3]{8}38 dvs 222

Man kan också tänka att  222=82\cdot2\cdot2=82·2·2=8.

Det tal som gånger sig själv tre gånger blir  888 är tredjeroten ur 888 .

Härledning av några potensregler

Här nere härleder vi några av reglerna som används ovan.

Regeln    a⁰ = 1

Vi skriver först potensen som

a0=amma^0=a^{m-m}a0=amm

Nu använder vi divisionsregeln

amm=a^{m-m}=amm= amam=1\frac{a^m}{a^m}=1amam =1

Detta leder till att  a0=1a^0=1a0=1

Regeln    ax=a^{-x}=ax= 1ax\frac{1}{a^x}1ax  

Vi skriver potensen som

ax=a0xa^{-x}=a^{0-x}ax=a0x

Nu använder vi divisionsregeln

a0x=a^{0-x}=a0x=a0ax\frac{a^0}{a^x}a0ax 

Då a0=1a^0=1a0=1 får vi

a0ax=1ax\frac{a^0}{a^x}=\frac{1}{a^x}a0ax =1ax 

Detta leder till att    ax=a^{-x}=ax= 1ax\frac{1}{a^x}1ax  

Regeln    a1n=ana^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}a1n =na 

Eftersom att vi vet att

(a1n)n=a\left(a^{\frac{1}{n}}\right)^{^n}=a(a1n )n=a

och  (an)n=a\left(\sqrt[n]{a}\right)^n=a(na)n=a

gäller även att

    a1n=ana^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}a1n =na 

Potenser med olika baser

Som sagt gäller bara potensreglera när du har potenser med samma bas. Om de inte har samma bas försöker vi skriva om dem till samma.

Exempel 8

Skriv  34933^4\cdot9^334·93  som en potens.

Lösning

Potenserna har inte samma bas. Men detta kan vi fixa till genom att skriva om basen  999  till  323^232 . Vi får då att

3493=34(32)3=34323=34+6=3103^4\cdot9^3=3^4\cdot\left(3^2\right)^3=3^4\cdot3^{2\cdot3}=3^{4+6}=3^{10}34·93=34·(32)3=34·32·3=34+6=310

Men vi skulle lika gärna kunna välja att skriva om uttrycket på basen 999  i stället. Så här.

3493=32293=(32)293=9293=92+3=953^4\cdot9^3=3^{2\cdot2}\cdot9^3=\left(3^2\right)^2\cdot9^3=9^2\cdot9^3=9^{2+3}=9^534·93=32·2·93=(32)2·93=92·93=92+3=95

Eftersom att  310=953^{10}=9^5310=95 så är båda alternativen lika rätt.

Addition och subtraktion med potenser

Vi har inte räkneregler för addition och subtraktion med potenser. Men det finns vissa specialfall där man ändå kan utnyttja potensreglerna genom att först skriva om dem till en produkt eller kvot.

Exempel 10

Skriv  37+37+373^7+3^7+3^737+37+37  som en potens.

Lösning

Vi har ingen räkneregel för addition med potenser. Men där emot ser vi att antalet termer är tre vilket gör att vi kan skriva om uttrycket till en produkt.

37+37+37=3373^7+3^7+3^7=3\cdot3^737+37+37=3·37

Nu har vi i stället en produkt med samma bas och vi kan använda en av våra potensregler.

337=3137=31+7=383\cdot3^7=3^1\cdot3^7=3^{1+7}=3^83·37=31·37=31+7=38

Exempel 11

Förenkla 42+42+4224\frac{4^2+4^2+4^2}{2^4}42+42+4224  till ett heltal.

Lösning

Skriv först om termerna till en produkt, eftersom att vi inte har några potensregler för summor.

42+42+4224=\frac{4^2+4^2+4^2}{2^4}=42+42+4224 =   34224\frac{3\cdot4^2}{2^4}3·4224 

Skriv om möjligt om potenserna till samma bas. Förenkla och beräkna sedan uttrycket steg för steg.

34224=\frac{3\cdot4^2}{2^4}=3·4224 = 342(22)2=\frac{3\cdot4^2}{(2^2)^2}=3·42(22)2 = 34242=\frac{3\cdot4^2}{4^2}=3·4242 =

34242=34242=\frac{3\cdot4^2}{4^2}=3\cdot\frac{4^2}{4^2}=3·4242 =3·4242 =  3422=3\cdot4^{2-2}=3·422=

3422=340=31=33\cdot4^{2-2}=3\cdot4^0=3\cdot1=33·422=3·40=3·1=3

Exempel i videon

  1.  232^323
  2.  (3)4\left(-3\right)^4(3)4 och 34-3^434
  3.  23242^3\cdot2^423·24
  4.  55525^5\cdot5^{-2}55·52
  5.  5552\frac{5^5}{5^2}5552 
  6.  525^{-2}52
  7.  (23)4\left(2^3\right)^4(23)4
  8.  100101001^010010
  9.  53m35^3m^353m3
  10.  3153^{\frac{1}{5}}315