Bir sayının sıfırıncı kuvveti

Üslü ifade, bir sayının kendisiyle kaç kez çarpılacağını kısa ve pratik bir şekilde göstermeye yarayan matematiksel ifadedir. Üslü ifadelerde, çarpılan sayıya taban, bu sayının kaç kez çarpılacağını gösteren sayıya ise üs (kuvvet) denir. Örneğin 2⁴ ifadesinde 2 taban, 4 ise üstür. Bu ifade, 2’nin kendisiyle dört defa çarpılması anlamına gelir: 2×2×2×2=16 Böylece bu uzun yazım 2⁴=16 olur. 

 

Bir sayının 0. kuvveti ise 1 olur. Bir sayının 0. kuvvetinin neden 1 olduğunu anlamanın en güzel yolu, üslerin oluşturduğu örüntüye bakmaktır:

........

2⁵=32
2⁴=16
2³=8
2²=4
2¹=2

........

 

Bu şekilde geriye doğru devam edildiğinde her seferinde 2 ile bölerek devam ederiz. Buna göre en son 2¹=2 sonucunu 2 ile bölersek 2⁰=1 olarak elde ederiz. Daha genel olarak sıfır hariç herhangi bir sayı için a⁰=1 (a ≠ 0) olur. 0⁰ ise matematikte kullanım alanına göre değişir. 0⁰ limitte belirsizlik ifade eder. Dolayısıyla 0. kuvvet, sonradan eklenmiş bir kural veya uydurma bir bilgi değildir. Üslü ifadelerin geriye doğru devam ettirilmesinin bir sonucu olarak a⁰=1 (a ≠ 0) olur. Aynı örüntüyü bir adım daha ileri götürdüğümüzde negatif kuvvetler ortaya çıkar. Örneğin 2^-1=1/2, 2^-2=1/4, 2^-3=1/8 şeklindeki diziyi sürdürürsek, her adımda yine 2'ye bölmemiz gerekir. Böylece negatif kuvvetlerin değerini buluruz. Buradan a^-n=1/aⁿ şeklinde genel kural ortaya çıkar. Buradaki “negatif kuvvet” ifadesi, sayının negatif olduğu anlamına gelmez. Bir sayının üssünün negatif kuvvet olması (a^-n), ilgili sayının çarpma işlemine göre tersinin alınıp (1/a) daha sonra o sayının (n) pozitif kuvvetinin alınması anlamına gelir. Böylece üslü ifadelerde pozitif kuvvetler, negatif kuvvetler ve 0. kuvvet özellikleri, tanımlanmış olur. Bütün bu tanımlar aynı matematiksel örüntünün kesintisiz devamıdır.

0⁰ Neden İlginçtir?

0⁰ ise bir sayının sıfırıncı kuvveti açısından en ilginç noktalardan biridir. Çünkü bir yandan sıfırdan farklı bir sayının sıfırıncı kuvvetinin 1 olduğunu biliyoruz: a⁰=1 (a ≠0) Bu kuralı a yerine 0 yazarak denersek a=0 için 0⁰=1 sonucuna ulaşmak isteriz. Fakat diğer taraftan sıfırın kuvvetlerini sırayla alırsak buradan da 0 sonucuna ulaşırız. 0⁵=0, 0⁴=0, 0³=0, 0²=0, 0¹=0 Bu örüntüde kuvveti 0'a doğru götürdüğümüzde 0⁰ için doğal olarak 0⁰=0 demek isteriz. Ama bu söz, önceki açıklama {a⁰=1 (a ≠ 0)} ile {0⁰=0} iki  farklı matematiksel sonuç olarak aynı noktada  (0⁰=1 veya 0⁰=0 şeklinde) çelişir. İşte bu nedenle 0⁰ ifadesi matematikte kullanım yerine göre değişir. Özellikle limitlerde belirsiz biçim olarak kabul edilirken kombinasyon hesaplarında 0⁰=1 olarak kabul edilir. Matematiksel olarak bu açıklamalara göre 0⁰ ifadesi, kullanım kolaylığı açısından genel anlamda belirsiz olarak kabul edilmiştir.

0⁰ ifadesi için kesinlikle 0 veya 1 dir demek doğru olmaz. Çünkü matematiğin farklı alanlarında bu ifade farklı amaçlarla ele alındığında hesaplamalar daha kolay olabilir. Örneğin kombinasyon hesabında ve bazı cebirsel yapılarda (0⁰=1) kabul edilmesi, birçok formülün tutarlı ve sade biçimde çalışmasını sağlar. Kombinasyon konusunda 0⁰ ifadesiyle karşılaşıldığında, (0⁰=1) kabul edilmesinin nedeni; boş bir kümeden seçim yapma durumunun sadece tek yolu olduğunu göstermektir. Örneğin 0 elemanlı bir kümeden 0 eleman seçmek C(0,0) anlamına gelir ve bunun yalnızca "hiç eleman seçmemek" şeklinde ifade edebilmek için "bir yol vardır" denir. Kombinasyon formülünde C(n,r) = n!/[(n-r)!.r!] ifadesinde n ve r  yerine 0 yazılıp işlem yapıldığında C(0,0)=1 olur. Kombinasyonların üreteç fonksiyonlarında veya benzer formüllerde 0⁰ ifadesi ortaya çıktığında işlemlerin tutarlı olması için bu nedenle 0⁰=1 kabulü kullanılır. Yani burada 0⁰=1 olması, günlük matematikteki genel bir üs kuralından olmayıp kombinasyon ve benzeri alanlarda yapılan özel bir tanımdan kaynaklanır. Kombinasyonda seçim yaparken karşılaşılan faktöriyeldeki 0!=1 değeri, yokluktan 1'e ulaşılması anlamına gelmez. Tamamen faktöriyelin tanımından kaynaklanan bir durumun sonucu olarak 0!=1 olur. 

Üslü sayılar nerede kullanılır?

Üslü sayılar, matematikte kuvvetlerin basit ve etkili bir şekilde ifade edilmesinde kullanılır. Üslü sayılar sayesinde bir sayının bir başka sayı ile çarpılacağının kaç kez olduğu ifade edilir. Bu kavram, matematik problemlerini ve formülleri daha kompakt ve okunabilir hale getirir. Üslü sayılar, matematikte sıkça kullanılan bir kavramdır. Özellikle büyük sayıları daha kolay ve kısa bir şekilde ifade etmek için kullanılır. Bilimsel hesaplamalarda, mühendislik problemlerinde, fizik, jeoloji, coğrafya, biyoloji, kimya, istatistik, iktisat, ve astronomi gibi alanlarda da sıkça karşımıza üslü sayılar çıkar. Üslü sayılar, kuvvet ve kök işlemlerinde temel rol oynarlar ve hesaplamaları kolaylaştırır. Ayrıca bilgisayar programlama, veri şifreleme gibi alanlarda da üslü sayıların önemli rolü vardır.

Günlük hayatta pek işlevi olmasa da bazı bilim dallarında gösterilen çok büyük sayıları yazı dilinde kullanırken genellikle üslü yazım tercih edilir.

10³ Bin

10⁶ Milyon

10⁹ Milyar

10¹² Trilyon

10¹⁵ Katrilyon

10¹⁸ Kentilyon

10²¹ Sekstilyon

10²⁴ Septilyon

10²⁷ Oktilyon

10³⁰ Nonilyon

10³³ Desilyon

Sayıların bilimsel gösterimi bir sayının mantissa ve üs olmak üzere iki kısımdan oluşan matematiksel bir gösterimidir. Mantissa, sayının önünde yer alan ondalıklı rakamların tümünü ifade eder ve 1 ile 10 arasında bir sayıdır. Üs ise bu sayının sağa veya sola kaç basamak kaydırılması gerektiğini belirten 10'un pozitif veya negatif kuvvetini ifade eder. Bu bilimsel gösterim sayesinde, büyük sayılar daha kompakt bir şekilde yazılabilir. Örneğin, 123.000.000 sayısı bilimsel gösterimle 1,23.10⁸ olarak yazılabilir. Bilimsel gösterimde sayılarda bir mantissa (ön ek) ve üs olmak zorundadır. 3650 sayısı, bilimsel gösterimde yazıldığında mantissa 3,65 ve üs 10³ olur bunlar birlikte çarpım halinde 3,65.10³ şeklinde yazılır.