10.1-Introduction to Exponents and Powers

10.1-Introduction to Exponents and Powers Important Formulae

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10.1 - Introduction to Exponents and Powers
  • Exponent represents repeated multiplication of a base number. For example, $a^n$ means multiplying 'a' by itself 'n' times.
  • In $a^n$, 'a' is the base and 'n' is the exponent or power.
  • Power of a number shows how many times the number (base) is multiplied by itself.
  • Example: $3^4 = 3 \times 3 \times 3 \times 3 = 81$.
  • Exponential notation simplifies large numbers, e.g., $10^3 = 1000$.
  • Basic laws of exponents include: $a^m \times a^n = a^{m+n}$ and $a^m / a^n = a^{m-n}$.

10.1 - Introduction to Exponents and Powers

In this section, we will introduce the concept of exponents and powers, which are fundamental in understanding how numbers can be expressed in a compact form. The concept of exponents and powers helps in simplifying large numbers and expressing repeated multiplication of a number in a more manageable way.

An exponent (or power) is a shorthand notation to represent repeated multiplication of the same number. For example, instead of writing the number 2 multiplied by itself 5 times, we can simply write it as $2^5$. Here, 2 is the base, and 5 is the exponent (or power).

Exponent and Base

The general form of an expression involving an exponent is:

Base $^{\text{Exponent}}$.

For example, in the expression $3^4$, 3 is the base, and 4 is the exponent. This means that 3 is multiplied by itself 4 times, i.e.,

$3^4 = 3 \times 3 \times 3 \times 3 = 81$.

Types of Exponents
  • Positive Exponent: When the exponent is a positive integer, it indicates repeated multiplication. For example, $2^3 = 2 \times 2 \times 2 = 8$.
  • Zero Exponent: Any non-zero number raised to the power of zero is equal to 1. For example, $5^0 = 1$.
  • Negative Exponent: A negative exponent indicates the reciprocal of the number raised to the positive exponent. For example, $2^{-3} = \frac{1}{2^3} = \frac{1}{8}$.
  • Fractional Exponent: An exponent in the form of a fraction indicates a root of a number. For example, $8^{\frac{1}{3}} = \sqrt[3]{8} = 2$.
Law of Exponents

There are several important laws of exponents that help simplify expressions involving exponents:

  • Product of Powers Rule: When multiplying two powers with the same base, add the exponents: $a^m \times a^n = a^{m+n}$.
  • Quotient of Powers Rule: When dividing two powers with the same base, subtract the exponents: $\frac{a^m}{a^n} = a^{m-n}$.
  • Power of a Power Rule: When raising a power to another power, multiply the exponents: $(a^m)^n = a^{m \times n}$.
  • Power of a Product Rule: When raising a product to a power, distribute the exponent to each factor: $(a \times b)^m = a^m \times b^m$.
  • Power of a Quotient Rule: When raising a quotient to a power, distribute the exponent to both the numerator and the denominator: $\left( \frac{a}{b} \right)^m = \frac{a^m}{b^m}$.
Examples
  • Example 1: Simplify $2^3 \times 2^4$:

    Using the Product of Powers Rule: $2^3 \times 2^4 = 2^{3+4} = 2^7 = 128$.

  • Example 2: Simplify $\frac{3^5}{3^2}$:

    Using the Quotient of Powers Rule: $\frac{3^5}{3^2} = 3^{5-2} = 3^3 = 27$.

  • Example 3: Simplify $(2^3)^2$:

    Using the Power of a Power Rule: $(2^3)^2 = 2^{3 \times 2} = 2^6 = 64$.

10.1 - Exponents और Powers का परिचय

गणित में Exponents (घातांक) और Powers (घात) महत्वपूर्ण अवधारणाएँ हैं, जिनका उपयोग संख्याओं को संक्षिप्त रूप में व्यक्त करने के लिए किया जाता है। इनका अध्ययन गणना और अंकगणित में बहुत महत्वपूर्ण होता है।

Exponents (घातांक) क्या है?

Exponents (घातांक) एक संख्यात्मक पद्धति है जो किसी संख्या को एक निश्चित बार गुणा करने को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, $a^n$ में $a$ एक संख्या है जिसे $n$ बार गुणा किया गया है। यहाँ $a$ को आधार (Base) और $n$ को घातांक (Exponent) कहते हैं।

उदाहरण: $2^3 = 2 \times 2 \times 2 = 8$

Exponents के नियम
  • समान आधार के साथ गुणा करना: जब दो संख्याएँ समान आधार के साथ गुणा की जाती हैं, तो घातांक को जोड़ दिया जाता है।
    उदाहरण: $a^m \times a^n = a^{m+n}$
  • समान आधार के साथ भाग करना: जब दो संख्याएँ समान आधार के साथ भाग की जाती हैं, तो घातांक को घटा दिया जाता है।
    उदाहरण: $a^m \div a^n = a^{m-n}$
  • एक घातांक पर घातांक लगाना: जब एक घातांक पर और घातांक लगाया जाता है, तो घातांकों को गुणा किया जाता है।
    उदाहरण: $(a^m)^n = a^{m \times n}$
  • धनात्मक घातांक: यदि घातांक सकारात्मक है, तो संख्या को उस घातांक के अनुसार बार गुणा किया जाता है।
    उदाहरण: $5^3 = 5 \times 5 \times 5 = 125$
  • शून्य घातांक: किसी भी गैर-शून्य संख्या का शून्य घातांक 1 होता है।
    उदाहरण: $a^0 = 1$ (जहाँ $a \neq 0$)
  • ऋणात्मक घातांक: यदि घातांक ऋणात्मक है, तो घातांक को उलट दिया जाता है।
    उदाहरण: $a^{-n} = \frac{1}{a^n}$
Powers (घात) का परिचय

Power (घात) किसी संख्या को एक निश्चित बार गुणा करने के परिणाम को कहते हैं। इसे Exponent के रूप में व्यक्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, $3^4$ का मतलब है $3$ को 4 बार गुणा करना, यानी $3 \times 3 \times 3 \times 3 = 81$।

Examples of Powers and Exponents
  • $2^4 = 2 \times 2 \times 2 \times 2 = 16$
  • $5^2 = 5 \times 5 = 25$
  • $10^3 = 10 \times 10 \times 10 = 1000$

Exponents और Powers का उपयोग गणित के विभिन्न क्षेत्रों जैसे कि गुणा, भाग, गणनाएँ, और समीकरणों में व्यापक रूप से किया जाता है। इनका उपयोग उच्चतर गणित में भी होता है, जैसे कि सांख्यिकी, त्रिकोणमिति और कैलकुलस में।