Pangkat Nol dan Pangkat Bulat Negatif
Matematika Kelas IX SMP/MTs
๐ Materi 1: Memahami Pangkat Nol
๐ Kegiatan: Mengamati
Perhatikan pola berikut ini:
| Bilangan Berpangkat | Bentuk Uraian | Hasil |
|---|---|---|
| 24 | 2 ร 2 ร 2 ร 2 | 16 |
| 23 | 2 ร 2 ร 2 | 8 |
| 22 | 2 ร 2 | 4 |
| 21 | 2 | 2 |
| 20 | ? | ? |
Amati: Setiap pangkat turun 1, hasilnya dibagi 2. Maka 20 = 2 รท 2 = 1
โ Kegiatan: Menanya
- Mengapa bilangan apapun (selain 0) dipangkatkan nol hasilnya 1?
- Apakah 00 terdefinisi?
- Bagaimana membuktikan bahwa a0 = 1?
๐ก Kegiatan: Menalar
Pembuktian menggunakan sifat pembagian bilangan berpangkat:
Kita tahu bahwa: am รท an = amโn
Jika m = n, maka:
am รท am = amโm = a0
Di sisi lain:
am รท am = 1 (bilangan dibagi dirinya sendiri = 1)
โด a0 = 1, untuk a โ 0
โ๏ธ Kegiatan: Mencoba
Coba buktikan dengan pola yang sama untuk bilangan lain:
| Bilangan | Pola รท3 | Hasil |
|---|---|---|
| 33 | 27 | 27 |
| 32 | 27 รท 3 | 9 |
| 31 | 9 รท 3 | 3 |
| 30 | 3 รท 3 | 1 |
๐ข Kegiatan: Mengkomunikasikan
Definisi Pangkat Nol:
a0 = 1, untuk setiap a โ 0
Artinya: Bilangan berapapun (selain nol) jika dipangkatkan nol, hasilnya selalu 1.
Contoh cepat:
- 50 = 1
- (โ7)0 = 1
- 1000 = 1
- (โ )0 = 1
๐ Contoh Soal: Pangkat Nol
MUDAH
1. Tentukan nilai dari 70
Pembahasan:
Berdasarkan definisi: a0 = 1 untuk a โ 0
Maka 70 = 1
2. Tentukan nilai dari 150
Pembahasan:
150 = 1 (setiap bilangan โ 0 dipangkatkan 0 hasilnya 1)
3. Tentukan nilai dari (โ3)0
Pembahasan:
(โ3)0 = 1
Catatan: Bilangan negatif dipangkatkan nol juga menghasilkan 1.
4. Tentukan nilai dari 10000
Pembahasan:
10000 = 1
5. Tentukan nilai dari (โ100)0
Pembahasan:
(โ100)0 = 1
6. Tentukan nilai dari 50 + 30
Pembahasan:
50 + 30 = 1 + 1 = 2
7. Tentukan nilai dari 40 ร 60
Pembahasan:
40 ร 60 = 1 ร 1 = 1
8. Tentukan nilai dari 20 + 40 + 60
Pembahasan:
= 1 + 1 + 1 = 3
9. Tentukan nilai dari 100 โ 80
Pembahasan:
= 1 โ 1 = 0
10. Tentukan nilai dari 3 ร 50
Pembahasan:
= 3 ร 1 = 3
Catatan: Hanya 5 yang dipangkatkan 0, bukan 3 ร 5.
SEDANG
11. Sederhanakan: 43 ร 40 รท 42
Pembahasan:
= 43+0โ2 = 41 = 4
12. Tentukan nilai dari (20 + 30)3
Pembahasan:
= (1 + 1)3 = 23 = 8
13. Tentukan nilai dari 52 ร 50 + 30
Pembahasan:
= 25 ร 1 + 1 = 25 + 1 = 26
14. Jika x0 = 1, tentukan nilai dari 3x0 + 2x0 โ x0
Pembahasan:
= 3(1) + 2(1) โ 1 = 3 + 2 โ 1 = 4
15. Sederhanakan: 6565
Pembahasan:
= 65โ5 = 60 = 1
SULIT
16. Tentukan nilai dari (30 + 50)2 ร (20 โ 70)5
Pembahasan:
= (1 + 1)2 ร (1 โ 1)5
= 22 ร 05
= 4 ร 0 = 0
17. Buktikan bahwa am ร b0am = 1
Pembahasan:
= am ร 1am = amam = amโm = a0 = 1 โ
18. Tentukan nilai dari (20 + 30 + 40)2 โ (50)10
Pembahasan:
= (1 + 1 + 1)2 โ 110
= 32 โ 1 = 9 โ 1 = 8
19. Jika p = 4 dan q = 5, tentukan nilai dari (p0 ร q2) + (p2 ร q0)
Pembahasan:
= (1 ร 25) + (16 ร 1) = 25 + 16 = 41
20. Sederhanakan: (a3b2)0 + (2ab)0(a0 + b0)0
Pembahasan:
Pembilang: 1 + 1 = 2
Penyebut: (1 + 1)0 = 20 = 1
= 21 = 2
๐ Latihan Soal: Pangkat Nol
MUDAH
- Tentukan nilai dari 120
- Tentukan nilai dari (โ9)0
- Tentukan nilai dari 2500
- Tentukan nilai dari 20 + 70
- Tentukan nilai dari 80 ร 90
- Tentukan nilai dari 5 ร 40
- Tentukan nilai dari 60 + 61
- Tentukan nilai dari 110 โ (โ2)0
- Tentukan nilai dari 30 + 30 + 30
- Tentukan nilai dari 7 ร 20 โ 30
SEDANG
- Tentukan nilai dari (40 + 50)4
- Sederhanakan: 34 ร 30 รท 32
- Tentukan nilai dari 23 ร 40 + 52 ร 20
- Sederhanakan: 8787
- Tentukan nilai x jika x0 + x = 6
SULIT
- Tentukan nilai dari (20 + 30)3 โ (40 + 50)2
- Buktikan bahwa (a0)n = 1 untuk semua bilangan bulat n
- Sederhanakan: (x5y3)0(x0y0)2
- Tentukan nilai dari (10 + 20 + 30 + … + 1000)
- Jika a = 3, tentukan nilai dari (a0 + a)2 โ (a2 + a0)
๐ Materi 2: Memahami Pangkat Bulat Negatif
๐ Kegiatan: Mengamati
Lanjutkan pola dari pangkat nol ke arah negatif:
| Bilangan Berpangkat | Pola (รท2) | Hasil | Bentuk Pecahan |
|---|---|---|---|
| 22 | โ | 4 | 4 |
| 21 | 4 รท 2 | 2 | 2 |
| 20 | 2 รท 2 | 1 | 1 |
| 2โ1 | 1 รท 2 | 0,5 | 12 |
| 2โ2 | 0,5 รท 2 | 0,25 | 14 = 122 |
| 2โ3 | 0,25 รท 2 | 0,125 | 18 = 123 |
โ Kegiatan: Menanya
- Apa hubungan antara pangkat negatif dan pecahan?
- Bagaimana cara mengubah pangkat negatif menjadi bentuk positif?
- Apakah hasilnya selalu pecahan?
๐ก Kegiatan: Menalar
Pembuktian menggunakan sifat pembagian:
Kita tahu: am รท an = amโn
Misalkan m = 0 dan n positif:
a0 รท an = a0โn = aโn
Di sisi lain:
a0 รท an = 1 รท an = 1an
โด aโn = 1an, untuk a โ 0 dan n bilangan bulat positif
โ๏ธ Kegiatan: Mencoba
Lengkapi tabel berikut:
| Pangkat Negatif | Bentuk Pecahan | Nilai |
|---|---|---|
| 5โ1 | 151 | 15 = 0,2 |
| 3โ2 | 132 | 19 |
| 10โ3 | 1103 | 11000 = 0,001 |
| 4โ2 | 142 | 116 |
๐ข Kegiatan: Mengkomunikasikan
Definisi Pangkat Bulat Negatif:
aโn = 1an, untuk a โ 0
Sifat tambahan:
1aโn = an
(ab)โn = (ba)n
๐ Contoh Soal: Pangkat Bulat Negatif
MUDAH
1. Nyatakan 4โ1 dalam bentuk pecahan
Pembahasan:
4โ1 = 141 = 14
2. Nyatakan 3โ2 dalam bentuk pecahan
Pembahasan:
3โ2 = 132 = 19
3. Nyatakan 2โ3 dalam bentuk pecahan
Pembahasan:
2โ3 = 123 = 18
4. Nyatakan 10โ2 dalam bentuk desimal
Pembahasan:
10โ2 = 1102 = 1100 = 0,01
5. Nyatakan 5โ2 dalam bentuk pecahan
Pembahasan:
5โ2 = 152 = 125
6. Nyatakan 6โ1 dalam bentuk pecahan
Pembahasan:
6โ1 = 16
7. Nyatakan 7โ2 dalam bentuk pecahan
Pembahasan:
7โ2 = 172 = 149
8. Nyatakan 116 dalam bentuk pangkat negatif dari 2
Pembahasan:
116 = 124 = 2โ4
9. Nyatakan 127 dalam bentuk pangkat negatif dari 3
Pembahasan:
127 = 133 = 3โ3
10. Tentukan nilai dari (โ2)โ2
Pembahasan:
(โ2)โ2 = 1(โ2)2 = 14 = 14
SEDANG
11. Sederhanakan: 2โ3 ร 25
Pembahasan:
= 2โ3+5 = 22 = 4
12. Sederhanakan: 3436
Pembahasan:
= 34โ6 = 3โ2 = 19
13. Nyatakan (23)โ2 dalam bentuk pecahan biasa
Pembahasan:
(23)โ2 = (32)2 = 94 = 214
14. Sederhanakan: (4โ1)2
Pembahasan:
= 4โ1ร2 = 4โ2 = 116
15. Tentukan nilai dari 5โ1 + 5โ2
Pembahasan:
= 15 + 125 = 525 + 125 = 625
SULIT
16. Sederhanakan: 2โ3 ร 428โ1
Pembahasan:
Ubah semua ke basis 2:
= 2โ3 ร (22)2(23)โ1 = 2โ3 ร 242โ3
= 2โ3+42โ3 = 212โ3 = 21โ(โ3) = 24 = 16
17. Sederhanakan: (3โ2 ร 93) รท 27โ1
Pembahasan:
Ubah ke basis 3: 9 = 32, 27 = 33
= (3โ2 ร 36) รท 3โ3
= 3โ2+6 รท 3โ3 = 34 รท 3โ3
= 34โ(โ3) = 37 = 2187
18. Sederhanakan: aโ3b2a2bโ4
Pembahasan:
= aโ3โ2 ร b2โ(โ4) = aโ5 ร b6 = b6a5
19. Tentukan nilai dari 2โ1 + 3โ1 + 6โ1
Pembahasan:
= 12 + 13 + 16
= 36 + 26 + 16 = 66 = 1
20. Jika 2x = 132, tentukan nilai x
Pembahasan:
132 = 125 = 2โ5
Maka 2x = 2โ5
x = โ5
๐ Latihan Soal: Pangkat Bulat Negatif
MUDAH
- Nyatakan 8โ1 dalam bentuk pecahan
- Nyatakan 4โ2 dalam bentuk pecahan
- Nyatakan 10โ3 dalam bentuk desimal
- Nyatakan 6โ2 dalam bentuk pecahan
- Nyatakan 2โ5 dalam bentuk pecahan
- Nyatakan 164 dalam bentuk pangkat negatif dari 4
- Nyatakan 1125 dalam bentuk pangkat negatif dari 5
- Tentukan nilai dari (โ3)โ2
- Tentukan nilai dari 10โ1
- Nyatakan 9โ1 dalam bentuk pecahan
SEDANG
- Sederhanakan: 5โ2 ร 54
- Sederhanakan: (34)โ2
- Tentukan nilai dari 2โ2 + 4โ1
- Sederhanakan: (2โ1)3
- Sederhanakan: 6365
SULIT
- Sederhanakan: 3โ2 ร 2729โ1
- Sederhanakan: xโ4y3x2yโ2
- Tentukan nilai x jika 3x = 181
- Tentukan nilai dari (2โ1 + 3โ1)โ1
- Sederhanakan: (2โ2 ร 43) รท 8โ2
๐ Materi 3: Operasi Campuran Melibatkan Pangkat Negatif dan Nol
๐ Kegiatan: Mengamati
Perhatikan sifat-sifat bilangan berpangkat yang berlaku untuk pangkat negatif dan nol:
| Sifat | Rumus | Contoh |
|---|---|---|
| Perkalian basis sama | am ร an = am+n | 2โ3 ร 25 = 22 = 4 |
| Pembagian basis sama | am รท an = amโn | 52 รท 54 = 5โ2 |
| Pangkat dari pangkat | (am)n = amรn | (3โ2)3 = 3โ6 |
| Pangkat nol | a0 = 1 | 990 = 1 |
| Pangkat negatif | aโn = 1/an | 4โ2 = 1/16 |
โ Kegiatan: Menanya
- Bagaimana urutan pengerjaan jika ada pangkat nol dan negatif dalam satu soal?
- Bagaimana menyederhanakan ekspresi yang mengandung campuran pangkat positif, negatif, dan nol?
- Kapan lebih mudah mengubah ke bentuk pecahan, dan kapan lebih mudah menggunakan sifat pangkat?
๐ก Kegiatan: Menalar
Langkah-langkah menyelesaikan operasi campuran:
- Identifikasi: Kenali semua pangkat (positif, nol, negatif)
- Sederhanakan pangkat nol: Ganti semua a0 dengan 1
- Samakan basis: Jika memungkinkan, ubah semua bilangan ke basis yang sama
- Gunakan sifat pangkat: Terapkan sifat perkalian/pembagian/pemangkatan
- Sederhanakan: Ubah pangkat negatif ke bentuk pecahan jika diperlukan
โ๏ธ Kegiatan: Mencoba
Contoh penerapan langkah demi langkah:
Sederhanakan: 23 ร 4โ1 ร 80
Langkah 1: 80 = 1
Langkah 2: Ubah ke basis 2: 4โ1 = (22)โ1 = 2โ2
Langkah 3: = 23 ร 2โ2 ร 1
Langkah 4: = 23+(โ2) = 21 = 2
๐ข Kegiatan: Mengkomunikasikan
Ringkasan Sifat Operasi Campuran:
- โข am ร an = am+n (berlaku untuk m, n bilangan bulat)
- โข am รท an = amโn
- โข (am)n = amรn
- โข (ab)n = an ร bn
- โข a0 = 1 (a โ 0)
- โข aโn = 1an
๐ Contoh Soal: Operasi Campuran
MUDAH
1. Tentukan nilai dari 32 ร 3โ2
Pembahasan:
= 32+(โ2) = 30 = 1
2. Tentukan nilai dari 53 ร 50 ร 5โ3
Pembahasan:
= 53+0+(โ3) = 50 = 1
3. Sederhanakan: 24 รท 24
Pembahasan:
= 24โ4 = 20 = 1
4. Tentukan nilai dari 40 + 4โ1
Pembahasan:
= 1 + 14 = 54 = 1,25
5. Tentukan nilai dari 20 ร 3โ1
Pembahasan:
= 1 ร 13 = 13
6. Tentukan nilai dari 6โ1 ร 60
Pembahasan:
= 6โ1+0 = 6โ1 = 16
7. Tentukan nilai dari 100 โ 10โ1
Pembahasan:
= 1 โ 110 = 1010 โ 110 = 910
8. Tentukan nilai dari 2โ1 + 20 + 21
Pembahasan:
= 12 + 1 + 2 = 72 = 3,5
9. Sederhanakan: 72 ร 70 รท 7โ1
Pembahasan:
= 72+0โ(โ1) = 73 = 343
10. Tentukan nilai dari 30 + 3โ1 + 3โ2
Pembahasan:
= 1 + 13 + 19 = 99 + 39 + 19 = 139
SEDANG
11. Sederhanakan: 23 ร 4โ220
Pembahasan:
4โ2 = (22)โ2 = 2โ4
= 23 ร 2โ41 = 23+(โ4) = 2โ1 = 12
12. Sederhanakan: (3โ1)2 ร 90 ร 34
Pembahasan:
= 3โ2 ร 1 ร 34 = 3โ2+4 = 32 = 9
13. Tentukan nilai dari (2โ1 + 40)2
Pembahasan:
= (12 + 1)2 = (32)2 = 94
14. Sederhanakan: 5โ2 ร 25350 ร 52
Pembahasan:
25 = 52, jadi 253 = 56
= 5โ2 ร 561 ร 52 = 5452 = 52 = 25
15. Tentukan nilai dari (30 + 2โ1)(3โ1 + 20)
Pembahasan:
Pembilang: 1 + 12 = 32
Penyebut: 13 + 1 = 43
= 3/24/3 = 32 ร 34 = 98
SULIT
16. Sederhanakan: 2โ3 ร 42 ร 8016โ1 ร 23
Pembahasan:
Ubah semua ke basis 2: 42 = 24, 80 = 1, 16โ1 = 2โ4
= 2โ3 ร 24 ร 12โ4 ร 23 = 212โ1 = 21โ(โ1) = 22 = 4
17. Sederhanakan: (aโ2b3)โ1 ร (ab0)2aโ1bโ3
Pembahasan:
Pembilang: (a2bโ3) ร (a2 ร 1) = a4bโ3
= a4bโ3aโ1bโ3 = a4โ(โ1) ร bโ3โ(โ3) = a5 ร b0 = a5
18. Tentukan nilai dari (2โ1 + 3โ1)โ2
Pembahasan:
Dalam kurung: 12 + 13 = 56
= (56)โ2 = (65)2 = 3625
19. Sederhanakan: 3โ2 ร 93 ร 27081โ1 ร 34
Pembahasan:
Ubah ke basis 3: 93 = 36, 270 = 1, 81โ1 = 3โ4
= 3โ2 ร 36 ร 13โ4 ร 34 = 3430 = 341 = 81
20. Jika x = 2โ1 dan y = 3โ1, tentukan nilai dari xโ2 + yโ2(xy)โ1
Pembahasan:
xโ2 = (2โ1)โ2 = 22 = 4
yโ2 = (3โ1)โ2 = 32 = 9
xy = 2โ1 ร 3โ1 = 16
(xy)โ1 = 6
= 4 + 96 = 136
๐ Latihan Soal: Operasi Campuran
MUDAH
- Tentukan nilai dari 42 ร 4โ2
- Tentukan nilai dari 60 + 6โ1
- Tentukan nilai dari 23 ร 20 ร 2โ1
- Tentukan nilai dari 50 โ 5โ1
- Sederhanakan: 102 รท 102
- Tentukan nilai dari 3โ1 ร 30 ร 32
- Tentukan nilai dari 80 + 2โ3
- Tentukan nilai dari 70 ร 7โ1
- Tentukan nilai dari 2โ1 + 20
- Sederhanakan: 93 ร 9โ3 ร 90
SEDANG
- Sederhanakan: 32 ร 3โ430
- Tentukan nilai dari (50 + 2โ1)2
- Sederhanakan: (2โ2)3 ร 43
- Tentukan nilai dari 40 + 2โ22โ1
- Sederhanakan: 6โ2 ร 36260
SULIT
- Sederhanakan: (2โ1)3 ร 42 ร 8016โ1
- Tentukan nilai dari (3โ1 + 2โ1)โ1 ร 60
- Sederhanakan: (aโ3b2)โ2(a2bโ1)3 ร (ab)0
- Tentukan nilai dari 2โ2 + 3โ2(2โ1 ร 3โ1)2
- Jika 2a ร 4b ร 80 = 116 dan a + 2b = โ4, buktikan bahwa persamaan tersebut konsisten