Orden
en los números racionales. Potenciación con base
en Q y exponente en Z
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Es
interesante observar que los matemáticos egipcios, al no
tener una manera de escribir fracciones como, por ejemplo , con numerador distinto de 1, las expresaban como suma
de otras con numerador igual a 1.
En
el caso de , esta fracción era expresada como
la suma:
En
efecto,
Para
los matemáticos modernos no queda muy claro por qué
usaban, para expresar , la suma
y
no la más evidente
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Orden en los Números Racionales
El
conjunto de todos los números fraccionarios, sean positivos
o negativos, es llamado el conjunto de los Números
Racionales, y se representa con la letra Q.
En vista de que los enteros se pueden escribir como fracciones,
el conjunto de los números racionales contiene a todos los
naturales y a los enteros negativos.
Hay
una manera de representar sobre una recta horizontal los números
enteros, positivos y negativos: |
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Sobre esa recta es posible también representar a los números
racionales. Por ejemplo, se sabe que es la mitad
de 1, por lo tanto está ubicado justo en el punto medio del
segmento que une al 0 con el 1:
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El
número está
ubicado a la izquierda del 0, y a la misma distancia del 0 que :
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Si se quisiera ubicar en esta recta a cualquier otro número
racional positivo, debe saberse, en primer lugar, si está
entre 0 y 1, es decir, si es una fracción propia. En caso
de no serlo, tendría que escribirse ese número como
un número entero más una fracción propia. Por
ejemplo, el número racional está entre 0 y 1, porque es una fracción propia,
pero no es propia, y es conveniente escribirlo así:
Ahora
se sabe que está
entre 5 y 6, porque es igual a 5 más un número que
es menor que 1.
Pero,
¿cómo saber si es menor
o mayor que ? Una manera
es la siguiente: se escriben fracciones equivalentes a las dadas
y que tengan el mismo denominador. En este caso, se tiene:
se
han escogido las fracciones con denominador 10 porque 10 es el m.c.m.(5,2).
ahora,
se comparan:
Esto
se sabe porque 5<6. Así, regresando a las fracciones originales,
se tiene que:
Todo
está basado en la certeza siguiente:
Entre
dos fracciones positivas que tengan el mismo denominador, la mayor
de ambas es la que tenga el mayor numerador. |
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Ejemplo:
Por
otra parte, es bueno saber también lo siguiente:
Entre
dos fracciones positivas que tengan el mismo numerador, la mayor
de ambas es la que tenga el menor denominador. Ejemplo:
para
reflexionar:
¿Podrías explicar por qué son ciertas las afirmaciones
anteriores?
Otro
ejemplo:
se
establecerá en qué orden están y .
El
m.c.m.(7,3) es 21. Las fracciones equivalentes a las dadas, y con
denominador igual a 21, son:
y . Inmediatamente se comparan los numeradores
y se ve que 14<15, por lo tanto , entonces:
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Si lograste ordenar correctamente los números dados, continúa,
pues lo que sigue será fácil de comprender para ti.
Si no lo lograste, lee con cuidado lo que se explicó antes
y detecta tu error antes de proseguir con tu lectura. |
Sea
ha visto que, si entre dos números enteros positivos cualesquiera
a y b, se tiene que a <b, entonces
-a >-b . Por ejemplo:
Lo mismo ocurre con los números
racionales. El número racional está más lejos del 0 ( y a su derecha) que , pues
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por
lo tanto, el opuesto a , que es , está más lejos del 0 (y
a su izquierda) que . Por eso,
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Ocurre algo interesante
con la multiplicación de números racionales,
que la diferencia de la multiplicación de los naturales.
Al multiplicar un número entero positivo por otro,
el resultado siempre es mayor que cada uno de los números
que se han multiplicado:
No es siempre así
cuando se trata de racionales. Por ejemplo:
en este caso, ambos factores
son mayores que el producto. Pero puede ocurrir de otra manera
también:
Aquí tenemos que , mientras
que .
es decir, uno de los
factores es menor que el producto ( ), y el otro es mayor que el producto ( ).
por otra parte, se puede
también dar un ejemplo en el cual ambos factores son
menores que el producto:
en este caso, y también .
Obsérvese con
cuidado cada uno de los tres ejemplos.
En el primero, , ambos
factores son fracciones propias, es decir, números
menores que 1 y mayores que cero.
En el segundo,
se tiene que y .
en el tercer caso,
ambos factores son mayores
que 1. |
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Potenciación con base en Q y exponente en Z
Después de haber estudiado
la suma, la resta, la multiplicación y la división
en Q, se estudiará la potenciación
con base en Q y exponente en Z.
Potencias como
serán estudiadas ahora
y se verá que el resultado de esa operación no es
un número entero, sino un número fraccionario.
Al multiplicar
se obtiene , y eso se ha obtenido aplicando las leyes
de la potenciación.
De manera que es el inverso
de , puesto
que al multiplicar estos dos números se obtiene la unidad
como resultado. Entonces, no queda otra alternativa que escribir:
puesto que , y ya se sabe que el inverso de toda
fracción se obtiene al intercambiar numerador por denominador
en la fracción original.
Así, por ejemplo
en general, cuando se eleva
un número racional a un exponente entero n, sea éste positivo o negativo,
se tiene
por ejemplo:
ahora, si el exponente es negativo:
esto es lo que se esperaría
que ocurriera si deben cumplirse las leyes de la potenciación
en N, para potencias con números racionales en la
base .
Así , para cualquier
número racional y cualquier entero positivo n se cumple que:
Puesto que

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Las leyes de potenciación que valen en N y Z siguen siendo
válidas:
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Pero
ahora se debe agregar la siguiente:
Un
ejemplo donde se usa esta última propiedad, es el siguiente
Otro
caso podría ser:
Esta
última propiedad es muy útil para simplificar ciertos
cálculos. Por ejemplo, si se quiere dividir , y no hay calculadora a la mano, se escriben el dividendo y
el divisor como producto de sus factores primos:
Luego,
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Bibliografía:
Villaseñor,
R., García, V. y Waldegg, G. (1998), Matemáticas
en contexto - segundo curso. México: Grupo Editorial
Iberoamérica, S.A. de C.V.
Bibliografía recomendada
Paredes, B., Salcedo,
A. (1997) .Matemáticas 7º. Caracas: Santillana.
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