Adición y sustracción en notación científica con igual exponente

M2 — PAES electiva Avanzada

Resumen inicial

Para sumar o restar números en notación científica con igual exponente, se operan las mantisas y se conserva la potencia de diez común: $a \cdot 10^n \pm b \cdot 10^n = (a \pm b) \cdot 10^n$.

Explicación en palabras simples

Adición y sustracción en notación científica con igual exponente

Sumar o restar números en notación científica cuando tienen el mismo exponente de diez es exactamente como sumar términos semejantes en álgebra:
- La potencia $10^n$ se comporta como una variable común que se mantiene intacta.
- Solo sumas o restas los números de adelante (las mantisas $a \pm b$).
- ¡Regla de oro! Los exponentes de diez NUNCA se suman ni se restan en la suma ($2 \cdot 10^3 + 4 \cdot 10^3 = 6 \cdot 10^3$, no $6 \cdot 10^6$). Si tras la suma la mantisa queda $\ge 10$, se renormaliza sumando $1$ al exponente.

Explicación formal

Sean $x = a \cdot 10^n$ e $y = b \cdot 10^n$ dos números en notación científica con idéntico orden de magnitud $n \in \mathbb{Z}$. Por la propiedad distributiva de la multiplicación respecto a la adición y sustracción en $\mathbb{R}$:

$$x \pm y = (a \pm b) \cdot 10^n$$

Fase de Renormalización del resultado:
- En la adición ($a + b$): Como $1 \le a, b < 10$, la suma satisface $2 \le a + b < 20$.
- Si $a + b \ge 10$: Se define $k = \frac{a+b}{10}$ y la suma normalizada es $k \cdot 10^{n+1}$.
- En la sustracción ($a - b$): Si $|a - b| < 1$, se traslada la coma a la derecha y se decrementa el exponente: $k \cdot 10^{n-1}$.

Comprueba tu avance ¿Cuál es el resultado de calcular $3 \cdot 10^4 + 5 \cdot 10^4$?

Definiciones clave

  • Factorización por potencia común: Extracción de $10^n$ como factor común de la operación.
  • Términos semejantes de orden $n$: Cantidades que comparten la misma escala decimal.

Propiedades y relaciones importantes

  • Preservación estricta de escala: $10^n \pm 10^n \neq 10^{2n}$ (la suma no altera el orden de magnitud salvo desborde por acarreo).
  • Distributividad: $(a + b) \cdot 10^n = a \cdot 10^n + b \cdot 10^n$.

Ejemplo guiado

Ejemplos de suma y resta con igual exponente

Calcule y exprese en notación científica normalizada las operaciones $4,2 \cdot 10^5 + 3,1 \cdot 10^5$, $8,5 \cdot 10^{-3} - 3,2 \cdot 10^{-3}$ y $7,5 \cdot 10^4 + 6,5 \cdot 10^4$.

  • Paso 1: Evaluar $4,2 \cdot 10^5 + 3,1 \cdot 10^5$: Exponente común $5$. Sumar mantisas: $(4,2 + 3,1) \cdot 10^5 = 7,3 \cdot 10^5$ (ya normalizado).
  • Paso 2: Evaluar $8,5 \cdot 10^{-3} - 3,2 \cdot 10^{-3}$: Exponente común $-3$. Restar mantisas: $(8,5 - 3,2) \cdot 10^{-3} = 5,3 \cdot 10^{-3}$.
  • Paso 3: Evaluar $7,5 \cdot 10^4 + 6,5 \cdot 10^4$: Sumar mantisas: $7,5 + 6,5 = 14$. Queda $14 \cdot 10^4$. Normalizar: $14 = 1,4 \cdot 10^1 \implies 1,4 \cdot 10^5$.
  • Conclusión: Los resultados son $7,3 \cdot 10^5$, $5,3 \cdot 10^{-3}$ y $1,4 \cdot 10^5$.
Comprueba tu avance En el ejemplo guiado, ¿por qué $7,5 \cdot 10^4 + 6,5 \cdot 10^4$ terminó con exponente $5$?

Procedimiento

  • Paso 1: Confirmar que ambos términos compartan el mismo exponente en la potencia de diez ($10^n$).
  • Paso 2: Sumar o restar los coeficientes manteniendo la potencia de diez como factor común: $(a \pm b) \cdot 10^n$.
  • Paso 3: Verificar la mantisa resultante y renormalizar desplazando la coma si $(a \pm b) \ge 10$ o $< 1$.

Errores frecuentes y cómo corregirlos

  • Error 1: Sumar los exponentes de diez ($2 \cdot 10^3 + 3 \cdot 10^3 = 5 \cdot 10^6$). Cómo corregirlo: La potencia $10^3$ es un factor común ($2000 + 3000 = 5000 = 5 \cdot 10^3$). ¡Los exponentes NO se suman!
  • Error 2: No renormalizar tras sumas que superan 10 ($6 \cdot 10^4 + 8 \cdot 10^4 = 14 \cdot 10^4$). Cómo corregirlo: Escribir $1,4 \cdot 10^5$.

Ejemplos

Responde los siguientes ejercicios para poner a prueba lo que acabas de aprender.

1 ¿Cuánto es $5,1 \cdot 10^6 + 2,3 \cdot 10^6$?
2 ¿Cuál es el resultado de $9 \cdot 10^{-4} - 4 \cdot 10^{-4}$?
3 ¿Es 3 · 10² + 4 · 10² igual a 7 · 10⁴?
4 ¿Es 8 · 10⁵ + 7 · 10⁵ igual a 1,5 · 10⁶?

Ejemplos Verdadero/Falso

Decide si cada afirmación es verdadera o falsa antes de ver la explicación.

"Multiplicar las potencias de diez en vez de factorizarlas."
"Intentar sumar directamente números con exponentes distintos sin igualar escalas."
"Olvidar renormalizar cuando la resta de mantisas es menor a 1."
"Sumar o restar los exponentes de diez al sumar las cantidades."
"Para sumar números en notación científica con igual exponente se operan las mantisas y se conserva $10^n$."
"Olvidar normalizar cuando la suma de mantisas es mayor o igual a 10."
"Si la adición de mantisas genera un valor $\ge 10$, se normaliza sumando 1 al exponente."
"La potencia común $10^n$ actúa algebraicamente como un término semejante."

Al terminar debes poder

Síntesis de suma y resta

🎯 QUÉ Objetivo

Sumar y restar números en notación científica que comparten el mismo exponente.

⚙️ CÓMO Procedimiento

Factorizando la potencia común $10^n$, sumando o restando las mantisas $(a \pm b) \cdot 10^n$, conservando inalterado el exponente y renormalizando el resultado si la mantisa obtenida no pertenece al intervalo $[1, 10)$.

Fuente: Texto escolar MINEDUC — Matemática 8° Básico / 1° Medio / PAES.

Evaluación de dominio

☆☆☆ 0/3 niveles aprobados
Nivel 1 Definición
Nivel 2 Ejercicios simples
Nivel 3 Problemas de aplicación

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