Puissances à exposants entiers négatifs et inverse a^-n
4ème · Mathématiques 4ème
À retenir
• Pour a 0 et n 1 : a^-n = 1/a^n. • a^-1 = 1/a est l'inverse de a ; a^n a^-n = 1. • Un exposant négatif donne un inverse, pas un nombre négatif : 5^-2 = 0,04. • Pour une fraction : (a/b)^-n = (b/a)^n.
Le cours
Exposant négatif La liste 2^3 = 8, 2^2 = 4, 2^1 = 2, 2^0 = 1 se poursuit en divisant encore par 2 : on obtient 1/2, puis 1/4, puis 1/8. Ces nombres s'écrivent 2^-1, 2^-2 et 2^-3 : un exposant négatif désigne un inverse. Ce qu'il faut savoir •Pour tout nombre a non nul et tout entier n 1, a^-n est l'inverse de a^n (formule ci-dessous). •En particulier, a^-1 = 1/a est l'inverse de a : 5^-1 = 1/5 = 0,2. •a^n et a^-n sont inverses l'un de l'autre : leur produit vaut 1. Par exemple 2^3 2^-3 = 8 1/8 = 1. •Le signe « - » de l'exposant ne rend pas le nombre négatif : 5^-2 = 1/25 = 0,04. Le signe du résultat dépend seulement de la base : (-2)^-3 = 1/(-2)^3 = -1/8. •Pour une fraction non nulle, l'exposant négatif renverse la fraction : (2/3)^-2 = (3/2)^2 = 9/4. •Si a > 1, les nombres a^-1, a^-2, a^-3… sont compris entre 0 et 1 et de plus en plus petits. a^-n = 1/a^n (a 0) Méthode : passer d'une écriture à l'autre 1. Pour calculer a^-n, écrire l'inverse avec l'exposant positif : a^-n = 1/a^n. 2. Calculer a^n au dénominateur, en gardant les parenthèses si la base est négative. 3. Donner le résultat en fraction, puis en écriture décimale si c'est possible : 4^-2 = 1/16 = 0,0625. 4. Dans l'autre sens, pour écrire 1/N comme une puissance, écrire N comme une puissance puis changer le signe de l'exposant : 1/64 = 1/2^6 = 2^-6. Attention Trois confusions à éviter : 3^-2 n'est ni -9, ni -6, ni -1/9, c'est 1/9. Ne confonds pas non plus 2^-3 = 1/8 (un inverse) et -2^3 = -8 (un opposé). Enfin, 0^-1 n'existe pas : on ne divise jamais par 0.
Dans ce chapitre
- Carré et cube d'un nombre positif de 5ème
- Priorités opératoires et rôle des parenthèses de 5ème
- Égalité de fractions et simplification de 5ème
- Définition de a^n pour un exposant entier positif et convention a^0 = 1
- Puissances à exposants entiers négatifs et inverse a^-n
- Signe d'une puissance et distinction entre (-a)^n et -a^n
- Règles de calcul sur les puissances de même base
- Priorités des puissances dans les enchaînements de calculs
- Écrire un entier ou une fraction sous la forme d'une puissance a^n ou a^-n
- Puissances d'un produit et d'un quotient : formules (ab)^n et (a/b)^n
- Sommes et différences de puissances : calcul direct et factorisation simple
- Comparaison et encadrement de puissances d'entiers et de nombres entre 0 et 1
- Résolution de problèmes et modélisation par des puissances successives
- Bilan : Synthèse et méthode sur les puissances d'un nombre