BELAJAR SESUAI KEMAMPUAN

Eksponen negatif dan pecahan pada bilangan pecahan

Diterbitkan pada

Eksponen pecahan seperti 8^(2/3) berarti akar berindeks 3 lebih dahulu, lalu pangkat 2: 8^(2/3) = 4. Eksponen negatif membalik basis: (2/3)⁻² = (3/2)² = 9/4. Pada basis pecahan kedua aturan bergabung dan hasilnya eksak selama akarnya rasional. Kalkulator pangkat pecahan memangkatkan pecahan dengan eksponen bilangan bulat, termasuk nol dan eksponen negatif.

Yang penting

Apa arti eksponen negatif pada pecahan?

Eksponen negatif membalik basis dan membuat eksponen menjadi positif: a⁻ⁿ = 1/aⁿ. Pada pecahan, kebalikan muncul secara alami. Jadi (2/3)⁻² menjadi (3/2)², dan karena (3/2)² berarti (3²)/(2²), hasilnya adalah 9/4. Tanda minus pada eksponen bukan tanda bilangan: ia tidak menghasilkan nilai negatif.

Aturan ini berlaku untuk setiap basis selain nol. Dengan bilangan bulat, 2⁻³ = 1/2³ = 1/8; dengan pecahan satuan, (1/4)⁻¹ = 4; dan dengan kuadrat, (5/4)⁻² = (4/5)² = 16/25. Dalam semua kasus, pembilang dan penyebut ditukar lalu basis baru dipangkatkan dengan eksponen yang sama, kini positif.

Eksponen negatif membalik basis lebih dahulu, baru memangkatkan: (2/3)⁻² = (3/2)² = 9/4.
Balik basis(2/3)⁻² = (3/2)²
Kuadratkan(3/2)² = 3²/2² = 9/4
Hasil(2/3)⁻² = 9/4

Contoh mudah. (3/5)⁻¹ = 5/3. Contoh lazim. (2/3)⁻² = 9/4. Contoh basis bulat. 10⁻² = 1/100. Contoh dengan tanda. (−4/9)⁻¹ = −9/4: tanda basis dipertahankan, hanya pecahannya yang dibalik.

Mengapa berlaku: kebalikan

Definisinya berasal dari hukum hasil bagi pada pangkat. Untuk basis a selain nol, aⁿ/aⁿ = 1, tetapi dengan mengurangi eksponen juga diperoleh a^(n−n) = a⁰. Jadi a⁰ = 1. Jika a⁰ dibagi aⁿ, diperoleh a^(0−n) = a⁻ⁿ, yang harus sama dengan 1/aⁿ. Karena itu eksponen negatif tepat merupakan kebalikan dari pangkat positif.

Pemahaman ini terhubung dengan invers perkalian: a⁻ⁿ adalah kebalikan dari aⁿ, dan hasil kali keduanya sama dengan satu. Panduan kebalikan pecahan mengembangkan hubungan itu untuk bilangan bulat, pecahan campuran, dan negatif. Alat pembagian pecahan memakai kebalikan yang sama saat mengubah pembagian menjadi perkalian.

Coba. Hitung (5/2)⁻³. Hasilnya (2/5)³ = 8/125, karena basis dibalik dan eksponen menjadi positif. Periksa bahwa tandanya positif: basisnya positif.

Apa yang terjadi bila eksponennya nol?

Setiap basis selain nol yang dipangkatkan nol bernilai 1: a⁰ = 1. Pada pecahan, (2/3)⁰ = 1 dan (−7/3)⁰ = 1. Hasilnya bukan 0 dan bukan basis itu sendiri; hasilnya satu. Alasannya hukum hasil bagi yang sama: membagi suatu pangkat dengan dirinya sendiri memberi aⁿ/aⁿ = a⁰, dan hasil bagi itu selalu 1 selama a bukan 0.

Hasil ini sesuai dengan eksponen negatif. Jika (2/3)⁻² = 9/4 dan (2/3)² = 4/9, hasil kali keduanya adalah 1, yaitu (2/3)⁰. Pangkat nol adalah titik seimbang antara suatu pangkat dan kebalikannya. Kalkulator pecahan memungkinkan pemeriksaan bahwa hasil kali pangkat dengan kebalikannya tepat 1.

Satu peringatan membatasi aturan ini: basis tidak boleh nol. Pernyataan 0⁰ tidak terdefinisi, karena aturan eksponen nol bertabrakan dengan fakta bahwa 0 dipangkatkan positif menghasilkan 0. Demikian pula, 0 dengan eksponen negatif tidak masuk akal, sebab akan memerlukan pembagian dengan nol. Pengecualian ini tidak menyentuh pecahan dengan pembilang bukan nol, yang menjadi pokok panduan ini.

Jangan mencampur eksponen nol dengan perkalian dengan nol. Kesamaan 5⁰ = 1 tidak berarti 5 menjadi nol; eksponen 0 adalah pencacah faktor, bukan faktor. Penulisan 5 × 0 = 0 adalah perkalian dan menggambarkan operasi yang berbeda.

Eksponen pecahan: dari akar ke pangkat

Eksponen pecahan berbentuk 1/n menyatakan akar ke-n: a^(1/n) = ⁿ√a. Bilangan a disebut radikan. Jadi 8^(1/3) = ∛8 = 2, karena 2³ = 8; 9^(1/2) = √9 = 3; dan 16^(1/4) = 2. Bila eksponennya pecahan umum m/n, ambil dulu akar berindeks n lalu pangkatkan dengan m: a^(m/n) = (ⁿ√a)^m.

Urutan kedua operasi dapat ditukar, tetapi sebaiknya ambil akar lebih dahulu karena biasanya menghasilkan bilangan lebih kecil. Untuk 8^(2/3): akar kubik dari 8 adalah 2, dan 2 dikuadratkan memberi 4. Hasil yang sama diperoleh dari 8² = 64 lalu akar kubiknya, ∛64 = 4. Jalur akar menghindari perkalian besar.

Untuk menghitung (a/b)^(m/n) dengan basis pecahan, prosedurnya:

  1. Tulis basis sebagai pecahan, jika belum.
  2. Sederhanakan eksponen m/n. Jika penyebut n genap, pastikan basis tidak negatif.
  3. Hitung akar ke-n dari pembilang dan penyebut secara terpisah.
  4. Satukan hasilnya menjadi pecahan lalu pangkatkan dengan m.
  5. Sederhanakan bila mungkin dan periksa dengan pangkat kebalikannya.

Coba. Hitung 27^(1/3) dan 27^(2/3). Jawabannya 3 dan 9, karena ∛27 = 3 dan 3² = 9. Jika eksponennya −2/3, hasilnya 1/9 menurut aturan eksponen negatif.

Basis 8 dengan eksponen pecahan: akar kubik memberi 2 dan tanda eksponen negatif membalik hasilnya.

8^(1/3) = 2; 8^(2/3) = 4; 8^(−1/3) = 1/2; 8^(−2/3) = 1/4

Contoh eksak dengan basis pecahan

Akar dibagi rata antara pembilang dan penyebut pecahan. Untuk (4/9)^(1/2), hitung √4 = 2 dan √9 = 3, sehingga hasilnya 2/3. Pemeriksaannya langsung: (2/3)² = 4/9, yaitu radikan semula. Jika basisnya (25/4), akar kuadratnya 5/2, karena √25 = 5 dan √4 = 2.

Kasus (27/8)^(2/3) menggabungkan akar kubik dan kuadrat. Pertama hitung ∛(27/8): akar kubik dari 27 adalah 3 dan dari 8 adalah 2, jadi ∛(27/8) = 3/2. Lalu kuadratkan: (3/2)² = 3²/2² = 9/4. Hasilnya 9/4, eksak. Pola yang sama berlaku untuk (8/27)^(2/3): akar kubiknya 2/3 dan kuadratnya 4/9.

Hasil eksak menuntut pembilang dan penyebut dalam bentuk paling sederhana berupa pangkat sempurna dari indeksnya. Pada 27/8 keduanya pangkat 3; pada 4/9 pangkat 2. Bentuk paling sederhana inilah yang menentukan: (18/8)^(1/2) lebih dulu disederhanakan menjadi 9/4 = (3/2)², jadi memang eksak. Bila syarat itu terpenuhi, pecahan dapat disederhanakan sebelum atau sesudah akar tanpa mengubah nilainya. Alat menyederhanakan pecahan membantu menyisakan hasil dalam bentuk paling sederhana.

Coba. Hitung (9/16)^(1/2). Karena √9 = 3 dan √16 = 4, hasilnya 3/4. Periksa: (3/4)² = 9/16.

Kapan hasilnya berhenti bersifat rasional?

Hasilnya tidak rasional bila akar yang diminta tidak eksak. Kasus klasiknya 2^(1/2) = √2, yang tidak dapat ditulis sebagai pecahan bilangan bulat. Nilai desimalnya 2^(1/2) ≈ 1,4142 dengan empat angka desimal, tetapi tanda ≈ menandai hampiran, bukan pernah kesamaan dengan pecahan itu. Menulis 2^(1/2) = 14142/10000 akan salah: hasil bagi itu bilangan yang berbeda dari akar eksaknya.

Bentuk eksak akar dipertahankan dengan radikal: 2^(1/2) = √2, dan 8^(1/3) = 2 karena pada kasus kedua akarnya eksak. Basis pecahan berperilaku sama: (1/2)^(1/2) = 1/√2, yang setara dengan √2/2 dan bernilai ≈ 0,7071. Panduan merasionalkan penyebut menjelaskan mengapa 1/√2 biasanya ditulis √2/2.

Perbedaan antara hasil eksak dan hasil hampiran sangat penting. Hasil eksak ditulis sebagai pecahan atau akar; hasil hampiran ditulis dengan ≈ dan sejumlah angka desimal tetap. Alat akar pecahan menampilkan keduanya: ia mempertahankan akar bila eksak dan menandai desimal bila tidak. Menandai akar irasional seolah-olah pecahan adalah kesalahan yang dihindari bagian ini.

Contoh akar tidak eksak. (1/3)^(1/2) = 1/√3 ≈ 0,5774. Contoh dua angka. (1/5)^(1/2) = 1/√5 ≈ 0,4472. Pada keduanya, nilai eksaknya adalah akarnya dan desimalnya ditandai dengan ≈.

Apa yang terjadi pada basis negatif dengan akar genap?

Akar berindeks genap dari bilangan negatif bukan bilangan real. Pernyataan (−4)^(1/2) akan meminta bilangan yang jika dikuadratkan memberi −4; tidak ada bilangan real yang memenuhinya, sebab kuadrat bilangan real tidak pernah negatif. Karena itu (−4)^(1/2), (−9)^(1/2), dan (−16)^(1/2) berada di luar bilangan real.

Keadaannya berubah pada indeks ganjil. Akar kubik dari bilangan negatif memang ada: (−8)^(1/3) = −2, karena (−2)³ = −8. Demikian pula, (−27)^(1/3) = −3. Pada indeks ganjil, tanda negatif dipertahankan dalam hasilnya. Perbedaan antara indeks genap dan ganjil inilah yang menentukan apakah pangkat memiliki nilai real.

Jangan mencampur basis negatif dengan eksponen negatif. Pada (−2)² basisnya −2 dan eksponennya positif, sehingga hasilnya 4. Pada (−8)^(1/3) basisnya negatif dan eksponennya pecahan berindeks ganjil, dan hasilnya −2. Sebaliknya, (2/3)⁻² berbasisi positif dan bereksponen negatif serta memberi 9/4. Tanda hasil bergantung pada basis dan eksponen, bukan pada apakah eksponen ditulis sebagai pecahan.

Coba. Tentukan apakah (−32)^(1/5) real. Ya, karena 5 ganjil: (−32)^(1/5) = −2, sebab (−2)⁵ = −32. Jika indeksnya 2, basis yang sama tidak akan punya akar real.

Hukum eksponen dengan contoh pecahan

Untuk basis positif, hukum eksponen berlaku pada eksponen bulat maupun pecahan. Basis negatif juga dapat digunakan dengan eksponen bulat, tetapi eksponen pecahan memerlukan pemeriksaan domain dan tidak selalu mengizinkan semua penggabungan pangkat. Saat mengalikan pangkat berbasisi sama, eksponennya dijumlahkan; saat membaginya, dikurangkan; dan pangkat dari pangkat mengalikan eksponennya. Aturan ini memungkinkan penyederhanaan ungkapan berpecahan tanpa menghitung setiap pangkat secara terpisah.

Hukum Aturan Contoh dengan pecahan Hasil eksak
Perkalian a^m · a^n = a^(m+n) (2/3)^(1/2) · (2/3)^(1/2) (2/3)¹ = 2/3
Pembagian a^m / a^n = a^(m−n) (2/3)² / (2/3)¹ (2/3)¹ = 2/3
Pangkat dari pangkat (a^m)^n = a^(m·n) ((4/9)^(1/2))² 4/9
Eksponen negatif a⁻ⁿ = 1/aⁿ (5/4)⁻² 16/25
Eksponen nol a⁰ = 1, a ≠ 0 (7/2)⁰ 1
Eksponen pecahan a^(m/n) = (ⁿ√a)^m (27/8)^(2/3) 9/4
Pangkat dari perkalian (a·b)^n = a^n · b^n (2·5)^(1/2) √2 · √5 = √10
Pangkat dari pembagian (a/b)^n = a^n/b^n (3/4)² 9/16

Tabel menunjukkan bahwa basis pecahan tidak mengubah hukumnya, hanya menambah akar atau kebalikan. Pada baris pertama, jumlah 1/2 + 1/2 memberi 1, dan (2/3)¹ adalah basis itu sendiri. Pada baris pangkat dari pembagian, eksponen dibagi ke pembilang dan penyebut. Alat operasi campuran menerapkan beberapa hukum ini dalam satu ungkapan.

Misalkan kamu mengalikan (5/6)^(1/3) dengan (5/6)^(2/3). Eksponennya berjumlah 1, jadi hasilnya (5/6)¹ = 5/6. Tidak perlu mencari akar kubik dari 5/6: hukumnya meniadakan eksponen sebelum penghitungan apa pun.

Urutan operasi: −2² bukan (−2)²

Urutan operasi menghitung pangkat lebih dahulu lalu tandanya, kecuali tanda kurung menentukan sebaliknya. Karena itu −2² dibaca −(2²) = −4, sedangkan (−2)² bernilai 4. Pada kasus pertama tanda minus berada di luar pangkat dan diterapkan terakhir; pada kasus kedua, kurung memaksa basis −2 dipangkatkan dan hasil kali dua bilangan negatif bersifat positif.

Perbedaan yang sama muncul pada pecahan. Untuk −(2/3)², pangkatnya dihitung sebagai 4/9 lalu tandanya diterapkan, sehingga nilainya −4/9. Untuk (−2/3)², basisnya adalah pecahan negatif dan hasilnya 4/9. Menulis (2/3)⁻² juga tidak sama dengan −(2/3)²: hasil pertama 9/4 dan yang kedua −4/9.

Pada eksponen pecahan, tambahkan tanda kurung agar cara membacanya tidak ambigu. Penulisan 8^2/3 dapat dibaca sebagai (8²)/3 yang bernilai 64/3, atau sebagai 8^(2/3) yang bernilai 4. Bentuk amannya 8^(2/3), dengan eksponen dikelompokkan. Demikian pula, a^(m/n) menegaskan bahwa m/n adalah seluruh eksponennya.

Coba. Bandingkan (−1/2)² dan −(1/2)². Yang pertama 1/4, karena basis negatif dikuadratkan; yang kedua −1/4, karena tandanya tetap di luar pangkat.

Kesalahan umum pada eksponen pecahan

Kesalahan umum adalah mengubah eksponen negatif menjadi tanda hasil. Orang menulis (2/3)⁻² = −9/4 atau −4/9, padahal nilai benarnya 9/4. Eksponen negatif hanya membalik basis; ia tidak mengubah tanda bilangan. Gambar berikut membandingkan kedua jawaban itu.

Eksponen negatif membalik basis, tidak mengubah tanda hasil: (2/3)⁻² bernilai 9/4, bukan −4/9.
✗ Salah(2/3)⁻² = −4/9
✓ Benar(2/3)⁻² = (3/2)² = 9/4

Kesalahan umum lain:

Pemeriksaan akhir menyelesaikan hampir semua keraguan: hitung pangkat kebalikannya. Jika (2/3)⁻² = 9/4, mengalikan 9/4 dengan (2/3)² = 4/9 harus memberi 1. Panduan kesalahan pecahan mengumpulkan pemeriksaan lain sejenis.

Batas perhitungan eksak

Perhitungan eksak hanya mungkin bila akar yang diminta ada dan rasional. Jika pembilang atau penyebut pecahan yang sudah disederhanakan bukan pangkat sempurna dari indeksnya, hasilnya tidak ditulis sebagai pecahan bilangan bulat dan dipertahankan sebagai radikal atau dihampiri dengan ≈. Misalnya, 2^(1/2) dan (1/3)^(1/3) eksak dalam bentuk akar, tetapi tidak sebagai pecahan.

Notasi a^(m/n) juga menuntut dua syarat. Basis tidak boleh nol ketika eksponennya nol atau negatif, karena akan muncul pembagian dengan nol. Setelah eksponen m/n disederhanakan, bila indeks n genap, basis harus tidak negatif agar hasilnya real. Jika n ganjil, basis negatif diperbolehkan dan mempertahankan tandanya.

Pada ungkapan aljabar, batasannya bertambah: radikan dapat bergantung pada variabel dan bernilai nol pada beberapa nilai. Panduan pecahan aljabar dan domain merinci syarat itu. Untuk pekerjaan numerik, cukup ingat bahwa hasil hampiran tidak pernah menggantikan bentuk eksak saat perlu membandingkan atau melanjutkan perhitungan.

Kesimpulan

Eksponen pecahan diselesaikan dengan menarik dulu akar berindeks n lalu memangkatkan dengan m, dan eksponen negatif menambahkan kebalikan basis. Pada pecahan, kedua aturan berlaku untuk pembilang dan penyebut, dan hasilnya tetap eksak bila akarnya eksak. Tiga kasus yang perlu diingat adalah (2/3)⁻² = 9/4, (4/9)^(1/2) = 2/3, dan (27/8)^(2/3) = 9/4.

Bila akarnya tidak eksak, jawaban benarnya berupa bentuk radikal atau desimal bertanda ≈, bukan pecahan yang dikarang. Hub topik lanjutan menghimpun panduan eksponen, akar, dan ungkapan rasional, dan kalkulator pangkat pecahan memangkatkan basis dengan eksponen bilangan bulat, sambil membedakan tanda basisnya. Mengulang kebalikan pecahan sebelum mulai membuat langkah pertama eksponen negatif menjadi langsung.

Pertanyaan umum

Apakah eksponen pecahan selalu memberi akar eksak?

Tidak. Bergantung pada basis dan indeksnya. 8^(1/3) eksak dan bernilai 2, karena 8 adalah kubus sempurna. Sebaliknya, 2^(1/2) tidak rasional: nilai eksaknya adalah akar √2 dan desimalnya 2^(1/2) ≈ 1,4142 hanya hampiran sampai empat angka. Keeksakannya diperiksa dengan melihat apakah radikannya, dalam bentuk tak tereduksi, pangkat sempurna dari indeks.

Apa bedanya (−2)² dan −2²?

Pada (−2)² tanda kurung menjadikan −2 sebagai basis dan hasilnya 4. Pada −2² tandanya tetap di luar pangkat: 2² = 4 dihitung lebih dahulu lalu tanda minus diterapkan, menghasilkan −4. Tanda kurung menentukan apa yang masuk ke dalam basis.

Kapan pangkat pecahan dengan basis negatif menghasilkan bilangan real?

Hasilnya real jika penyebut eksponen dalam bentuk paling sederhana ganjil. Misalnya (−8/27)^(1/3) = −2/3. Jika penyebut eksponen genap, akar bilangan negatif tidak real; (−4/9)^(1/2) tidak memiliki nilai real yang diminta.

Bagaimana menghitung (a/b)^(m/n) jika m negatif?

Untuk basis bukan nol, balik pecahannya lalu jadikan eksponen positif: (a/b)^(−m/n) = (b/a)^(m/n). Misalnya (4/9)^(−1/2) = (9/4)^(1/2) = 3/2. Setelah itu ambil akar dan pangkat sesuai eksponennya; periksa syarat nilai real sebelum menghitung.

Apakah eksponen nol dari basis negatif juga bernilai 1?

Ya, asalkan basisnya di dalam tanda kurung dan bukan nol: (−5)⁰ = 1. Tanpa tanda kurung, −5⁰ dibaca −(5⁰) = −1, karena tandanya tetap di luar pangkat. Posisi tanda kurung kembali menentukan apa itu basisnya.

Apa arti eksponen pecahan yang lebih besar dari 1?

Jika m lebih besar dari n dan basisnya lebih besar dari 1, pangkatnya lebih besar dari akarnya. Misalnya, 8^(4/3) = (∛8)⁴ = 2⁴ = 16, lebih besar dari 8. Dengan basis antara 0 dan 1 yang terjadi justru sebaliknya: (1/8)^(4/3) = (∛(1/8))⁴ = (1/2)⁴ = 1/16, lebih kecil dari (1/8)^(1/3) = 1/2. Pada kedua kasus, akar berindeks n tetap langkah pertama.

Mengapa (2/3)⁻² bernilai 9/4 dan bukan −4/9?

Eksponen negatif meminta kebalikan, bukan mengganti tanda. Jadi (2/3)⁻² = (3/2)² = 9/4. Pemeriksaannya 9/4 × (2/3)² = 9/4 × 4/9 = 1; tanda hasil tetap positif karena basis awalnya merupakan bilangan positif.

Bagaimana menghitung (27/8)^(2/3) dengan langkah kecil?

Ambil akar kubik terlebih dahulu: akar 27 adalah 3 dan akar 8 adalah 2, sehingga diperoleh 3/2. Kemudian kuadratkan menjadi 9/4. Mengambil akar sebelum pangkat menjaga bilangan antara lebih kecil tanpa mengubah hasil akhir.

Bagaimana menulis hasil pangkat pecahan yang akarnya irasional?

Pertahankan bentuk akar sebagai hasil eksak dan tandai desimal dengan ≈. Misalnya (1/2)^(1/2) = √2/2 ≈ 0,7071. Pecahan 7071/10000 hanya pendekatan terhadap nilai itu, sehingga tidak boleh ditulis sebagai kesamaan eksak dengan akarnya.

Apakah kalkulator pangkat pecahan situs ini menerima eksponen 1/2?

Kalkulator pangkat pecahan memakai eksponen bilangan bulat, sehingga 1/2 tidak didukung pada kolom eksponennya. Untuk akar, gunakan alat akar pecahan. Pembahasan eksponen pecahan pada panduan ini menjelaskan konsep matematika yang cakupannya lebih luas daripada input alat pangkat.

Langkah berikutnya

Pangkat pada pecahan Kalkulator pangkat pecahan menghitung eksponen bulat −100 sampai 100.
Laporkan kesalahanCara kami menangani koreksi

Gunakan kalkulator pecahan

KALKULATOR SELALU SIAP DIGUNAKAN

Simpan kalkulator

Buka menu browser lalu pilih “Instal aplikasi” atau “Tambahkan ke Layar Utama”. Kamu juga bisa menandai halaman ini.