Apunts 17 set 2026

5. Potències i arrels

Les propietats de les potències i les dels radicals, amb les trampes de signe i d'índex.

Potències

Definició

Si $a$ és un nombre real, anomenat base, i $n$ és un nombre enter, anomenat exponent, es defineix

$$a^{n} = \underbrace{a \cdot a \cdot a \cdots a}_{n \text{ vegades}}$$

amb $a \in \mathbb{R}$ i $n \in \mathbb{Z}$.

PropietatExpressióExemple
Producte de potències de la mateixa base$a^{n} \cdot a^{m} = a^{n+m}$$(-2)^{2} \cdot (-2)^{3} = (-2)^{5} = -32$
Quocient de potències de la mateixa base$\dfrac{a^{n}}{a^{m}} = a^{n-m}$$\dfrac{2^{8}}{2^{3}} = 2^{5} = 32$
Potència d'una altra potència$(a^{n})^{m} = a^{n \cdot m}$$\left[\left(\tfrac{2}{3}\right)^{5}\right]^{2} = \left(\tfrac{2}{3}\right)^{10}$
Potència d'un producte$(a \cdot b)^{n} = a^{n} \cdot b^{n}$$(2x)^{3} = 2^{3} x^{3} = 8x^{3}$
Potència d'un quocient$\left(\dfrac{a}{b}\right)^{n} = \dfrac{a^{n}}{b^{n}}$$\left(\dfrac{x}{2y}\right)^{5} = \dfrac{x^{5}}{2^{5} y^{5}}$
Exponent negatiu$a^{-n} = \dfrac{1}{a^{n}}$$(-2)^{-3} = \dfrac{1}{(-2)^{3}} = -\dfrac{1}{8}$
Exponent fraccionari$a^{p/q} = \sqrt[q]{a^{p}}$$3^{5/2} = \sqrt{3^{5}}$
Exponent nul$a^{0} = 1$$(-2xc)^{0} = 1$
$(-a)^{n} \neq -a^{n}$$(-a)^{n} = \begin{cases} a^{n} & \text{si } n \text{ és parell} \\ -a^{n} & \text{si } n \text{ és senar}\end{cases}$$(-2)^{2} = 4$
$(-2)^{3} = -8$

La que sempre cau

El signe menys només entra a la potència si està dins del parèntesi:

$$-2^{2} = -(2 \cdot 2) = -4 \qquad (-2)^{2} = (-2) \cdot (-2) = +2^{2} = 4$$
$$(-2)^{3} = (-2)(-2)(-2) = -2^{3} = -8$$

Exponent negatiu i fraccions

Un exponent negatiu gira la fracció:

$$\left(\dfrac{a}{b}\right)^{-n} = \left(\dfrac{b}{a}\right)^{n}$$

Amb un nombre enter surt el mateix, perquè $5 = \dfrac{5}{1}$:

$$5^{-3} = \left(\dfrac{5}{1}\right)^{-3} = \left(\dfrac{1}{5}\right)^{3} = \dfrac{1^{3}}{5^{3}} = \dfrac{1}{5^{3}}$$
$$\left(\dfrac{2}{3}\right)^{-5} = \left(\dfrac{3}{2}\right)^{5}$$

Radicals

Definició

L'arrel d'índex $n$ (arrel enèsima) de $A$ és el nombre $B$ que compleix $B^{n} = A$:

$$\sqrt[n]{A} = B \iff B^{n} = A$$

$A$ és el radicand, $n$ és l'índex de l'arrel, i l'expressió completa $\sqrt[n]{A}$ s'anomena radical.

A la taula següent, $a$ i $b$ són positius. Sense aquesta condició les propietats del producte i del quocient deixen de valer.

PropietatExpressióExemple
Producte d'arrels del mateix índex$\sqrt[n]{a} \cdot \sqrt[n]{b} = \sqrt[n]{a \cdot b}$$\sqrt[3]{3} \cdot \sqrt[3]{9} = \sqrt[3]{27} = 3$
Quocient d'arrels del mateix índex$\dfrac{\sqrt[n]{a}}{\sqrt[n]{b}} = \sqrt[n]{\dfrac{a}{b}}$$\dfrac{\sqrt[3]{16}}{\sqrt[3]{2}} = \sqrt[3]{8} = 2$
Potència d'arrels$\left(\sqrt[n]{a}\right)^{p} = \sqrt[n]{a^{p}}$$\left(\sqrt[3]{x}\right)^{2} = \sqrt[3]{x^{2}}$
Arrel d'una altra arrel$\sqrt[n]{\sqrt[m]{a}} = \sqrt[n \cdot m]{a}$$\sqrt[3]{\sqrt{x}} = \sqrt[6]{x}$
Arrel d'un producte$\sqrt[n]{a \cdot b} = \sqrt[n]{a} \cdot \sqrt[n]{b}$$\sqrt[3]{x^{2} y} = \sqrt[3]{x^{2}} \cdot \sqrt[3]{y}$
Arrel d'un quocient$\sqrt[n]{\dfrac{a}{b}} = \dfrac{\sqrt[n]{a}}{\sqrt[n]{b}}$$\sqrt[3]{\dfrac{xb}{z}} = \dfrac{\sqrt[3]{x} \cdot \sqrt[3]{b}}{\sqrt[3]{z}}$
Simplificació del radicand
amb $p = n \cdot c + r$
$\sqrt[n]{a^{p}} = a^{c} \cdot \sqrt[n]{a^{r}}$$\sqrt[3]{x^{14}} = \sqrt[3]{x^{12+2}} = x^{4} \cdot \sqrt[3]{x^{2}}$
Simplificació de l'índex$\sqrt[k \cdot n]{a^{k \cdot p}} = \sqrt[n]{a^{p}}$$\sqrt[12]{b^{8}} = \sqrt[3]{b^{2}}$
Introducció de factors al radicand$a^{p} \cdot \sqrt[n]{b} = \sqrt[n]{b \cdot a^{n \cdot p}}$$m^{7} \cdot \sqrt[4]{m^{3}} = \sqrt[4]{(m^{7})^{4} \cdot m^{3}} = \sqrt[4]{m^{31}}$
Modificació de l'índex$\sqrt[n]{a^{p}} = \sqrt[n \cdot k]{a^{p \cdot k}}$$\sqrt[3]{x} = \sqrt[30]{x^{10}}$
Suma d'arrels del mateix índex$\sqrt[n]{a} + \sqrt[n]{b} \neq \sqrt[n]{a + b}$$\sqrt[3]{1} + \sqrt[3]{1} \neq \sqrt[3]{2}$

Per què cal que siguin positius

La propietat del producte surt de l'exponent fraccionari:

$$a^{1/n} \cdot b^{1/n} = (a \cdot b)^{1/n} = \sqrt[n]{ab}$$

Si la fem servir amb negatius i índex parell, en surt un disbarat: $\sqrt{6}$ no és $\sqrt{-2} \cdot \sqrt{-3}$, perquè $\sqrt{-2}$ i $\sqrt{-3}$ no existeixen a $\mathbb{R}$.

Exemples

$$-5^{2/3} = -\sqrt[3]{5^{2}}$$
$$\sqrt[5]{-2^{4}} = \left(-2^{4}\right)^{1/5} = -2^{4/5}$$

Amb índex senar sí que es pot fer l'arrel d'un negatiu, i el signe menys surt a fora.

Plantejats a classe, resolts

El primer demana la modificació de l'índex: els índexs són diferents, $3$ i $4$, i es passen tots dos a $12$, el mínim comú múltiple.

$$\sqrt[3]{5} \cdot \sqrt[4]{7} = \sqrt[12]{5^{4}} \cdot \sqrt[12]{7^{3}} = \sqrt[12]{5^{4} \cdot 7^{3}} = \left(5^{4} \cdot 7^{3}\right)^{1/12}$$

El segon és la potència d'un producte llegida al revés: els exponents coincideixen, i per tant les bases es multipliquen.

$$5^{2/3} \cdot 3^{2/3} = 15^{2/3} = \sqrt[3]{15^{2}}$$