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Which expression is equivalent to \( \frac{\left(3 m^{-1} n^{2}\right)^{4}}{\left(2 m^{-2} n\right)^{3}} \) ? Assume \( m \neq 0, n \neq 0 \)

Ask by Harmon Gray. in the United States
Mar 10,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

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The equivalent expression is \( \frac{81 m^{2} n^{5}}{8} \).

Solución

We start with the expression \[ \frac{\left(3 m^{-1} n^{2}\right)^{4}}{\left(2 m^{-2} n\right)^{3}}. \] **Step 1. Expand the numerator** Raise each factor in the numerator to the power of 4: \[ \left(3 m^{-1} n^{2}\right)^4 = 3^4 \cdot \left(m^{-1}\right)^4 \cdot \left(n^2\right)^4 = 81 m^{-4} n^8. \] **Step 2. Expand the denominator** Similarly, raise each factor in the denominator to the power of 3: \[ \left(2 m^{-2} n\right)^3 = 2^3 \cdot \left(m^{-2}\right)^3 \cdot n^3 = 8 m^{-6} n^3. \] **Step 3. Form the fraction and simplify** Now we have: \[ \frac{81 m^{-4} n^8}{8 m^{-6} n^3}. \] Simplify by combining like bases: - For \( m \): \[ m^{-4} \div m^{-6} = m^{-4 - (-6)} = m^2. \] - For \( n \): \[ n^8 \div n^3 = n^{8-3} = n^5. \] - The numerical coefficients are: \[ \frac{81}{8}. \] Thus, the simplified expression is: \[ \frac{81 m^{2} n^{5}}{8}. \] The equivalent expression is \[ \frac{81 m^{2} n^{5}}{8}. \]

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Bonus Knowledge

To simplify the expression \(\frac{\left(3 m^{-1} n^{2}\right)^{4}}{\left(2 m^{-2} n\right)^{3}}\), we start with the numerator and denominator separately. First, simplify the numerator: \[ (3 m^{-1} n^{2})^{4} = 3^{4} (m^{-1})^{4} (n^{2})^{4} = 81 m^{-4} n^{8} \] Next, simplify the denominator: \[ (2 m^{-2} n)^{3} = 2^{3} (m^{-2})^{3} (n)^{3} = 8 m^{-6} n^{3} \] Now, we can rewrite the entire expression: \[ \frac{81 m^{-4} n^{8}}{8 m^{-6} n^{3}} \] When dividing, we subtract the exponents of matching bases: \[ = \frac{81}{8} \cdot m^{-4 - (-6)} \cdot n^{8 - 3} \] \[ = \frac{81}{8} \cdot m^{2} \cdot n^{5} \] Thus, the expression simplifies to: \[ \frac{81 m^{2} n^{5}}{8} \] This is the final simplified form of the given expression.

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