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L’'''exponentiation''' est une opération binaire non commutative qui étend la notion de puissance d'un nombre en [[algèbre]]. Elle se note en plaçant l'un des opérandes en [[exposant (typographie)|exposant]] (d'où son nom) de l'autre, appelé ''base''.
L’'''exponentiation''' est une opération binaire non commutative qui étend la notion de puissance d'un nombre en algèbre. Elle se note en plaçant l'un des opérandes en [[exposant (typographie)|exposant]] (d'où son nom) de l'autre, appelé ''base''.


Pour des exposants [[nombre rationnel|rationnels]], l'exponentiation est définie algébriquement de façon à satisfaire la relation :
Pour des exposants rationnels, l'exponentiation est définie algébriquement de façon à satisfaire la relation :
:<math>a^{b+c} = a^b \times a^c.</math>
:<math>a^{b+c} = a^b \times a^c.</math>
Pour des exposants [[nombre réel|réels]], [[nombre complexe|complexes]] ou [[matrice (mathématiques)|matriciels]], la définition passe en général par l'utilisation de la [[fonction exponentielle]], à condition que la base admette un [[logarithme]] :
Pour des exposants réels, complexes ou matriciels, la définition passe en général par l'utilisation de la fonction exponentielle, à condition que la base admette un logarithme :
:<math>a^b = \exp(b\times \ln(a)).</math>
:<math>a^b = \exp(b\times \ln(a)).</math>
L'[[exponentiation ensembliste]] est définie à l'aide des ensembles de fonctions :
L'exponentiation ensembliste est définie à l'aide des ensembles de fonctions :
:<math>F^E = \mathcal{F}(E ; F).</math>
:<math>F^E = \mathcal{F}(E ; F).</math>
Elle permet de définir l'exponentiation pour les [[nombre cardinal|cardinaux]] associés. Elle se généralise par ailleurs, en [[théorie des catégories]], par la notion d'[[objet exponentiel]].
Elle permet de définir l'exponentiation pour les cardinaux associés. Elle se généralise par ailleurs, en théorie des catégories, par la notion d'objet exponentiel.


Enfin, l'exponentiation des [[nombre ordinal|ordinaux]] est construite par [[récurrence transfinie]] :
Enfin, l'exponentiation des ordinaux est construite par récurrence transfinie :
:<math>\alpha^{\beta+1} = \alpha^{\beta}\times \alpha.</math>
:<math>\alpha^{\beta+1} = \alpha^{\beta}\times \alpha.</math>
Il existe des [[Algorithmique|algorithmes]] permettant de calculer une puissance, de façon plus efficace que par la méthode naïve consistant à le multiplier par lui-même plusieurs fois : voir [[exponentiation rapide]].
Il existe des algorithmes permettant de calculer une puissance, de façon plus efficace que par la méthode naïve consistant à le multiplier par lui-même plusieurs fois : voir exponentiation rapide.


== Règles opératoires ==
== Règles opératoires ==
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* Lorsque les bases commutent :
* Lorsque les bases commutent :
*: <math>(ab)^c = a^c \times b^c.</math>
*: <math>(ab)^c = a^c \times b^c.</math>
{{Exemple flottant|contenu = <math>((-1)^2)^{1/2}=1^{1/2}=\sqrt1=1\ne-1=(-1)^1=(-1)^{2\times 1/2}</math>
|légende = Contre-exemple à l'égalité <math>(a^b)^c = a^{bc}</math>.}}
* Lorsque la base est un réel strictement positif :
*: <math>(a^b)^c = a^{bc}.</math>

Version du 26 août 2023 à 21:04

L’exponentiation est une opération binaire non commutative qui étend la notion de puissance d'un nombre en algèbre. Elle se note en plaçant l'un des opérandes en exposant (d'où son nom) de l'autre, appelé base.

Pour des exposants rationnels, l'exponentiation est définie algébriquement de façon à satisfaire la relation :

<math>a^{b+c} = a^b \times a^c.</math>

Pour des exposants réels, complexes ou matriciels, la définition passe en général par l'utilisation de la fonction exponentielle, à condition que la base admette un logarithme :

<math>a^b = \exp(b\times \ln(a)).</math>

L'exponentiation ensembliste est définie à l'aide des ensembles de fonctions :

<math>F^E = \mathcal{F}(E ; F).</math>

Elle permet de définir l'exponentiation pour les cardinaux associés. Elle se généralise par ailleurs, en théorie des catégories, par la notion d'objet exponentiel.

Enfin, l'exponentiation des ordinaux est construite par récurrence transfinie :

<math>\alpha^{\beta+1} = \alpha^{\beta}\times \alpha.</math>

Il existe des algorithmes permettant de calculer une puissance, de façon plus efficace que par la méthode naïve consistant à le multiplier par lui-même plusieurs fois : voir exponentiation rapide.

Règles opératoires

  • Lorsque les exposants commutent :
    <math>a^{b+c} = a^b \times a^c.</math>
  • Lorsque les bases commutent :
    <math>(ab)^c = a^c \times b^c.</math>