3.º año · numeros · Unidad 48 de 89

Potencias, raíces y logaritmos como operaciones inversas

Potenciar, extraer raíces y hallar logaritmos son preguntas inversas cuya validez depende de la base, el índice y el conjunto numérico.

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En esta unidad

  1. Clase desarrollada
  2. Guía conceptual
  3. 26 ejercicios completos

Qué vas a construir

Potenciar, extraer raíces y hallar logaritmos son preguntas inversas cuya validez depende de la base, el índice y el conjunto numérico.

Ya podés Resolver operaciones inversas y comprobarlas y comprobar el resultado

Clase desarrollada

De dónde viene

Una noche necesitás comparar dos cantidades antes de pagar, medir o repartir. No hay una clase disponible y la decisión no puede esperar hasta el día siguiente.. Este recorrido aparece porque el problema exige mirar cantidades, escrituras y relaciones numéricas. La situación obliga a Resolver operaciones inversas y comprobarlas. También exige explicar por qué una respuesta es aceptable y otra no. La idea nace de esa necesidad concreta, no de una lista de símbolos aislados. Podés reconstruirla con datos pequeños y después volver al caso que tenés delante.

Qué conviene tener disponible

La idea

Potenciar, extraer raíces y hallar logaritmos son preguntas inversas cuya validez depende de la base, el índice y el conjunto numérico. Primero identificá qué se conoce y qué se quiere averiguar. Después localizá la condición que relaciona esos datos. Una operación aislada no alcanza si no conserva esa condición. Anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. El primer objetivo es Resolver operaciones inversas y comprobarlas. El segundo es Interpretar restricciones de raíces y logaritmos. Ambos se conectan cuando explicás por qué cada paso sigue del anterior. Una representación muestra relaciones que una fórmula puede esconder. Otra representación permite controlar si la primera lectura fue correcta. Si las dos producen conclusiones incompatibles, revisá la traducción entre ellas. La respuesta final debe conservar unidades, dominio, escala o condiciones, según el problema. Por eso conviene anticipar signo, tamaño y forma del resultado. Ubicá el resultado en una recta o comparalo con una cota calculada por otra vía. Ese control no repite la cuenta y puede descubrir un paso inválido. La unidad se apoya en Cálculo racional, potencias y control de resultados: pero ahora esa idea cumple una función nueva. Al final, deberías poder Estimar antes de usar calculadora con un caso que no copie el ejemplo.

Representaciones

recta numérica

Representá Potencias, raíces y logaritmos como operaciones inversas con recta numérica. Marcá qué dato permanece y cuál cambia. Vinculá cada marca con Resolver operaciones inversas y comprobarlas. Después señalá dónde se vería una respuesta imposible.

caso con números chicos

Usá ahora caso con números chicos para la misma relación. Partí de ¿Qué idea resulta central para averiguar a qué exponente elevar una base. Compará la conclusión con la primera representación y explicá por qué ambas conservan Potenciar, extraer raíces y hallar logaritmos son preguntas inversas cuya: validez depende de la base, el índice y….

Ejemplo resuelto

Preguntar qué exponente de 2 produce 32. Reconocer la secuencia 2,4,8,16,32. Como 2⁵=32, concluir log₂32=5 y verificar. No miro sólo el número final. Reviso la relación, la unidad y el sentido de cada transformación. Si me equivocara en el paso clave, la segunda representación dejaría de coincidir. Entonces volvería al primer desacuerdo y repararía ese paso, no toda la resolución.

Error frecuente y reparación

Error: Se escribió 25 al resolver Calculá log₅125.

Por qué tienta: Este resultado es compatible con calcular 125÷5 en lugar de buscar el exponente de 5.

Cómo repararlo: Reescribí la pregunta como 5^x=125.

Comprobaciones

Comprobación 1

¿Podrías explicarle a alguien por qué Potenciar, extraer raíces y hallar logaritmos son preguntas inversas cuya validez depende de la base, el índice: y el conjunto numérico.

Respuesta para cotejar

Sí, si vinculás Resolver operaciones inversas y comprobarlas con una propiedad y una representación que permita controlarla.

Comprobación 2

¿Qué dato o condición haría dejar de valer el procedimiento usado en Potencias, raíces y logaritmos como operaciones inversas.

Respuesta para cotejar

Dejaría de valer cuando no se cumpla la condición central, cambie el dominio o la representación contradiga el resultado.

Guía conceptual

Idea central

Potencias, raíces y logaritmos como operaciones inversas trabaja este objeto matemático. Potenciar, extraer raíces y hallar logaritmos son preguntas inversas cuya validez depende de la base, el índice y el conjunto numérico.

Qué hace falta antes

Dos representaciones

recta numérica

Representá Potencias, raíces y logaritmos como operaciones inversas con recta numérica. Marcá qué dato permanece y cuál cambia. Vinculá cada marca con Resolver operaciones inversas y comprobarlas. Después señalá dónde se vería una respuesta imposible. Usala para reconocer qué cambia, qué permanece y dónde controlar la respuesta.

caso con números chicos

Usá ahora caso con números chicos para la misma relación. Partí de ¿Qué idea resulta central para averiguar a qué exponente elevar una base. Compará la conclusión con la primera representación y explicá por qué ambas conservan Potenciar,… Usala para reconocer qué cambia, qué permanece y dónde. controlar la respuesta.

Error típico

Error típico. responder 25. Se reconoce porque Ingresa 25 como valor del logaritmo. Reparación. Reescribí la pregunta como 5^x=125.

Comprobación rápida

¿Qué operación responde a la pregunta «¿a qué exponente hay que elevar 3 para obtener 81?». Resolvelo y nombrá el control usado.

Respuesta para cotejar

logaritmo en base 3 Control. Ubicá el resultado en una recta o comparalo con una cota calculada por otra vía.

26 ejercicios

Resolvé primero; abrí la pista o la respuesta sólo cuando la necesites.

Antes de empezar · Ejercicio 1 de 26 · choice

Ejercicio 1

Consigna

¿Qué operación responde a la pregunta «¿a qué exponente hay que elevar 3 para obtener 81?»?

Necesito una pista

Para trabajar Resolver operaciones inversas y comprobarlas, anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. Recién después elegí una operación.

Respuesta y fundamento

Respuesta: logaritmo en base 3

La respuesta correcta es logaritmo en base 3. x=log₃81=4. el logaritmo recupera el exponente.

Antes de empezar · Ejercicio 2 de 26 · choice

Ejercicio 2

Consigna

¿Qué idea resulta central para averiguar a qué exponente elevar una base?

Necesito una pista

¿Qué operación inversa recupera el exponente cuando se conocen la base y el resultado?

Respuesta y fundamento

Respuesta: logaritmo como exponente

El logaritmo log_b(a) es el exponente x que cumple b^x=a.

Antes de empezar · Ejercicio 3 de 26 · reason

Ejercicio 3

Consigna

Decidí si es verdadera esta afirmación y justificá: «La raíz cuadrada de 49 tiene un único valor: −7».

Necesito una pista

Usá Estimar antes de usar calculadora: nombrá la condición que habilita el argumento, aplicala al caso y añadí una comprobación o un contraejemplo.

Respuesta y fundamento

Respuesta: La raíz principal es no negativa; una ecuación x²=49, en cambio, tiene dos soluciones.

La raíz principal es no negativa; una ecuación x²=49, en cambio, tiene dos soluciones. La raíz principal es no negativa; una ecuación x²=49, en cambio, tiene dos soluciones.

Construir la idea · Ejercicio 4 de 26 · reason

Ejercicio 4

Consigna

Predecí la salida o la entrada y verificá encadenando una operación con su inversa. Antes de mover el control, escribí una predicción verificable.

Necesito una pista

Usá Interpretar restricciones de raíces y logaritmos: nombrá la condición que habilita el argumento, aplicala al caso y añadí una comprobación o un contraejemplo.

Respuesta y fundamento

Respuesta: Una predicción verificable es: con «Potencia» se obtiene «2⁵=32» y se conserva «Potenciar transforma exponente en resultado.». Debe contrastarse antes de cambiar otro parámetro.

El estado confirma «2⁵=32» y la invariancia matemática es «Potenciar transforma exponente en resultado.»; la predicción debía anticipar ambas relaciones.

Práctica graduada · Ejercicio 5 de 26 · numeric

Ejercicio 5

Consigna

Calculá log₃81.

Necesito una pista

Leé de nuevo la parte log₃81. Para trabajar Estimar antes de usar calculadora, anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. Antes de responder, anticipá qué resultado sería imposible.

Respuesta y fundamento

Respuesta: 4

La respuesta correcta es 4. log₃81=4 porque 3⁴=81.

Práctica graduada · Ejercicio 6 de 26 · numeric

Ejercicio 6

Consigna

Calculá ∛(−125).

Necesito una pista

Representá la relación de uso reflexivo de calculadora. Anticipá signo, escala o unidad y comprobá el resultado por otra vía.

Respuesta y fundamento

Respuesta: -5

∛(−125)=−5 porque (−5)³=−125; una raíz de índice impar admite radicando y resultado negativos.

Práctica graduada · Ejercicio 7 de 26 · choice

Ejercicio 7

Consigna

¿Entre qué enteros está √70?

Necesito una pista

Marcá qué cambia en ¿Entre qué enteros está √70. Para trabajar Resolver operaciones inversas y comprobarlas, anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. Compará tu decisión con una representación equivalente.

Respuesta y fundamento

Respuesta: 8 y 9

La respuesta correcta es 8 y 9. 8 y 9 La raíz principal es no negativa. una ecuación x²=49, en cambio, tiene dos soluciones.

Práctica graduada · Ejercicio 8 de 26 · choice

Ejercicio 8

Consigna

¿Cuál cálculo verifica correctamente ∜81=3?

Necesito una pista

Para trabajar Estimar antes de usar calculadora, anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. Revisá si conservaste todas las condiciones de la consigna.

Respuesta y fundamento

Respuesta: 3⁴=81

La respuesta correcta es 3⁴=81. Elevar 3 a la cuarta devuelve 81.

Práctica graduada · Ejercicio 9 de 26 · choice

Ejercicio 9

Consigna

¿Cuál expresión no está definida en los reales?

Necesito una pista

Ubicá primero ¿Cuál expresión no está definida en los reales. Para trabajar Resolver operaciones inversas y comprobarlas, anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. Recién después elegí una operación.

Respuesta y fundamento

Respuesta: √(−25)

La respuesta correcta es √(−25). Ningún real al cuadrado da −25. ∛(−27)=−3 y log₂(1/8)=−3.

Práctica graduada · Ejercicio 10 de 26 · numeric

Ejercicio 10

Consigna

Calculá log₄(1/16).

Necesito una pista

Leé de nuevo la parte log₄(1/16). Para trabajar Estimar antes de usar calculadora, anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. Antes de responder, anticipá qué resultado sería imposible.

Respuesta y fundamento

Respuesta: -2

La respuesta correcta es -2. 1/16=4⁻², por lo tanto log₄(1/16)=−2.

Práctica graduada · Ejercicio 11 de 26 · choice

Ejercicio 11

Consigna

Sin pedir el resultado decimal, ¿qué estimación es correcta para √150?

Necesito una pista

Representá el dato central de Sin pedir el resultado decimal, ¿qué estimación es correcta para √150. Para trabajar Estimar antes de usar calculadora, anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. Dejá escrito un control distinto del procedimiento principal.

Respuesta y fundamento

Respuesta: 12<√150<13

La respuesta correcta es 12<√150<13. 12²=144<150<169=13².

Práctica graduada · Ejercicio 12 de 26 · reason

Ejercicio 12

Consigna

La calculadora muestra √150=12,247448…. Explicá qué parte es exacta, cuál aproximada y cómo controlar la pantalla.

Necesito una pista

Usá uso reflexivo de calculadora: nombrá la condición que habilita el argumento, aplicala al caso y añadí una comprobación o un contraejemplo.

Respuesta y fundamento

Respuesta: √150=5√6 es exacto; 12,247448… es una aproximación. Se controla comprobando que su cuadrado queda cerca de 150 y dentro de 12–13.

La forma radical conserva el valor exacto y el encuadre detecta errores de ingreso o redondeo.

Transferir · Ejercicio 13 de 26 · reason

Ejercicio 13

Consigna

Una población se duplica cada hora y pasa de 1 a 128. ¿Cuántas duplicaciones hubo?

Necesito una pista

Organizá los datos para Resolver operaciones inversas y comprobarlas. Compatibilizá unidades, resolvé e interpretá el control.

Respuesta y fundamento

Respuesta: Siete, porque 2⁷=128; el logaritmo base 2 responde la cantidad de duplicaciones.

Siete, porque 2⁷=128; el logaritmo base 2 responde la cantidad de duplicaciones. La raíz principal es no negativa; una ecuación x²=49, en cambio, tiene dos soluciones.

Transferir · Ejercicio 14 de 26 · reason

Ejercicio 14

Consigna

El área de un cuadrado es 50 cm². Estimá su lado a décimos y justificá el intervalo.

Necesito una pista

Organizá los datos para Estimar antes de usar calculadora. Compatibilizá unidades, resolvé e interpretá el control.

Respuesta y fundamento

Respuesta: Como 7²=49 y 7,1²=50,41, el lado está entre 7 y 7,1 cm, aproximadamente 7,1 cm.

Como 7²=49 y 7,1²=50,41, el lado está entre 7 y 7,1 cm, aproximadamente 7,1 cm. La raíz principal es no negativa; una ecuación x²=49, en cambio, tiene dos soluciones.

Transferir · Ejercicio 15 de 26 · reason

Ejercicio 15

Consigna

Una colonia parte de 1 célula y se triplica por etapa hasta llegar a 729. Formulá con potencias, hallá la cantidad de etapas con un logaritmo y verificá.

Necesito una pista

Organizá los datos para Estimar antes de usar calculadora. Compatibilizá unidades, resolvé e interpretá el control.

Respuesta y fundamento

Respuesta: 3^n=729; n=log_3(729)=6 porque 3^6=729. La verificación recompone la cantidad final.

3^n=729; n=log_3(729)=6 porque 3^6=729. La verificación recompone la cantidad final. Se aceptan métodos equivalentes que formulen, interpreten y controlen la misma relación.

Aprender del error · Ejercicio 16 de 26 · reason

Ejercicio 16

Consigna

Analizá esta producción: «Malena escribe √36=±6.». Localizá el error, explicá la idea comprometida y reparalo.

Necesito una pista

Compará qué significa el símbolo √36 con qué valores satisfacen x²=36; distinguí la raíz principal de las soluciones de una ecuación.

Respuesta y fundamento

Respuesta: La raíz principal √36 vale 6; ±6 corresponde a las soluciones de x²=36.

La raíz principal √36 vale 6; ±6 corresponde a las soluciones de x²=36. La raíz principal es no negativa; una ecuación x²=49, en cambio, tiene dos soluciones.

Aprender del error · Ejercicio 17 de 26 · reason

Ejercicio 17

Consigna

Analizá esta producción: «Iván afirma log₁₀(−100)=−2 porque 10⁻²=0,01.». Localizá el error, explicá la idea comprometida y reparalo.

Necesito una pista

Localizá el primer paso inválido en la situación; nombrá qué condición de Estimar antes de usar calculadora falla antes de corregir.

Respuesta y fundamento

Respuesta: Una potencia positiva de base 10 nunca es negativa; ese logaritmo no está definido en R.

Una potencia positiva de base 10 nunca es negativa; ese logaritmo no está definido en R. La raíz principal es no negativa; una ecuación x²=49, en cambio, tiene dos soluciones.

Aprender del error · Ejercicio 18 de 26 · reason

Ejercicio 18

Consigna

Analizá esta producción: «Ximena resolvió “¿Qué operación responde a la pregunta «¿a qué exponente hay que elevar 3 para obtener 81?»?” y escribió “potencia de base 81”». Localizá el error, explicá la idea comprometida y reparalo.

Necesito una pista

Compará la producción de Ximena con la condición de Resolver operaciones inversas y comprobarlas. Buscá el primer paso donde dejan de coincidir.

Respuesta y fundamento

Respuesta: El paso inválido aparece al La opción potencia de base 81 conserva una palabra visible, pero no todas las condiciones de Resolver operaciones inversas y comprobarlas.. La corrección usa Resolver operaciones inversas y comprobarlas: logaritmo en base 3.

Se elige una alternativa por asociación superficial y no por el criterio de Resolver operaciones inversas y comprobarlas. Resulta tentante porque conserva una parte visible. La reparación exige Rehacé el paso de Resolver operaciones inversas y comprobarlas en la consigna ¿Qué operación responde a la pregunta ¿a qué exponente… y escribí qué condición conservás.

Comprobar dominio · Ejercicio 19 de 26 · numeric

Ejercicio 19

Consigna

Calculá log₅125.

Necesito una pista

Para trabajar Estimar antes de usar calculadora, anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. Recién después elegí una operación.

Respuesta y fundamento

Respuesta: 3

La respuesta correcta es 3. log₅125=3 porque 5³=125.

Comprobar dominio · Ejercicio 20 de 26 · reason

Ejercicio 20

Consigna

Decidí si ∜(−16) es real y explicá.

Necesito una pista

Aplicá Resolver operaciones inversas y comprobarlas sin copiar el ejemplo. Después comprobá el resultado por otra vía.

Respuesta y fundamento

Respuesta: No existe una raíz cuarta real de −16, porque toda cuarta potencia de un real es no negativa. En cambio, ∛(−8)=−2 porque una potencia impar conserva el signo.

No existe una raíz cuarta real de −16, porque toda cuarta potencia de un real es no negativa. En cambio, ∛(−8)=−2 porque una potencia impar conserva el signo.

Comprobar dominio · Ejercicio 21 de 26 · numeric

Ejercicio 21

Consigna

Calculá log₉(1/3).

Necesito una pista

Leé de nuevo la parte log₉(1/3). Para trabajar Estimar antes de usar calculadora, anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. Dejá escrito un control distinto del procedimiento principal.

Respuesta y fundamento

Respuesta: -0.5

La respuesta correcta es -0.5. 9⁻¹ᐟ²=1/3. por eso el logaritmo vale −1/2.

Comprobar dominio · Ejercicio 22 de 26 · choice

Ejercicio 22

Consigna

¿Cuál igualdad expresa operaciones inversas válidas?

Necesito una pista

Representá el dato central de ¿Cuál igualdad expresa operaciones inversas válidas. Para trabajar Resolver operaciones inversas y comprobarlas, anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. Compará tu decisión con una representación equivalente.

Respuesta y fundamento

Respuesta: log₅(5⁷)=7

La respuesta correcta es log₅(5⁷)=7. El logaritmo recupera el exponente 7. las otras igualdades son falsas en R.

Comprobar dominio · Ejercicio 23 de 26 · reason

Ejercicio 23

Consigna

Compará √80 obtenida por simplificación y por calculadora.

Necesito una pista

Aplicá uso reflexivo de calculadora sin copiar el ejemplo. Después comprobá el resultado por otra vía.

Respuesta y fundamento

Respuesta: √80=4√5 es exacto; la calculadora da aproximadamente 8,944. Ambas representan el mismo valor, pero solo la primera conserva exactitud.

80=16·5 permite extraer 4; el decimal sirve para estimar, no para reemplazar la igualdad exacta.

Recuperar o profundizar · Ejercicio 24 de 26 · reason

Ejercicio 24

Consigna

Reconstrucción nueva: distinguí √64 de las soluciones de x²=64 y justificá el signo en cada caso.

Necesito una pista

Reconstruí la situación mediante Resolver operaciones inversas y comprobarlas: explicitá la condición, los pasos y qué se conserva.

Respuesta y fundamento

Respuesta: √64=8 es la raíz principal no negativa; la ecuación x²=64 tiene x=8 o x=−8.

√64=8 es la raíz principal no negativa; la ecuación x²=64 tiene x=8 o x=−8. La reconstrucción debe hacer visible la condición que se había perdido.

Recuperar o profundizar · Ejercicio 25 de 26 · numeric

Ejercicio 25

Consigna

Calculá ∛216.

Necesito una pista

Leé de nuevo la parte ∛216. Para trabajar Estimar antes de usar calculadora, anotá signo, unidad y orden de magnitud antes de operar. Revisá si conservaste todas las condiciones de la consigna.

Respuesta y fundamento

Respuesta: 6

La respuesta correcta es 6. ∛216=6 porque 6³=216.

Recuperar o profundizar · Ejercicio 26 de 26 · reason

Ejercicio 26

Consigna

Compará las restricciones de una raíz de índice par con las de índice impar y justificá desde las potencias.

Necesito una pista

Reconstruí la situación mediante índice par e impar: explicitá la condición, los pasos y qué se conserva.

Respuesta y fundamento

Respuesta: Con índice par, una potencia real no negativa impide radicandos negativos y la raíz principal es no negativa; con índice impar, la potencia conserva signo y admite todo real.

Con índice par, una potencia real no negativa impide radicandos negativos y la raíz principal es no negativa; con índice impar, la potencia conserva signo y admite todo real. El control debe conservar recuperación; se aceptan formulaciones equivalentes que expliciten esa condición.