unit7% - classroom websites documents... · inthisunit,youwillbuildyour...

44
Copyright © 2015 Charles A. Dana Center at the University of Texas at Austin, Learning Sciences Research Institute at the University of Illinois at Chicago, Agile Mind, Inc. Unit 7 Exponential relationships In this unit, you will build your understanding of exponential functions by comparing and contrasting them with linear functions. You will learn how to analyze data to determine whether the data have a linear, exponential, or other nonlinear relationship. You will also learn how repeated multiplication leads to exponential functions, and compare that to the constant addition of linear functions. OUTLINE Topic 19: Exponents and exponential models In this topic, you will explore exponents. When working with exponents, you will identify some consistent patterns that are connected to basic arithmetic operations. These patterns make working with exponential expressions easier. This topic will also cover exponential functions. In earlier topics, you investigated linear functions. However, in real life, the relationship between two quantities is not always linear. In these situations, exponential functions may be used to represent the relationship. In this topic, you will: Develop and understand the laws of exponents Simplify numerical and variable expressions involving exponents Learn how exponential growth and decay are represented in situations, tables, and graphs Determine whether a relationship represented by a table, rule, graph or statement can be modeled by an exponential function Topic 20: Reasoning with quantities Solving problems that involve exponential relationships often involves reasoning with especially small and large quantities. In this topic, you will practice using scientific notation to represent and perform operations on these kinds of numbers. In this topic, you will: Analyze data and represent situations involving exponential relationships Reason about the relative magnitude of quantities Use scientific notation to represent quantities and solve problems Topic 21: Problem solving with exponential functions Earlier in the unit, you learned about nonlinear relationships that grow exponentially. In this topic, you will more closely investigate the behavior of the family of functions known as exponential functions. You will study the nature of exponential growth and decay using different representations, including tables, graphs, and equations. In this topic, you will: Analyze graphs to identify exponential functions Learn how exponential sequences build from previous terms Learn how to model exponential relationships as functions of the for y = ab x Learn how changes in the parameters a and b for y = ab x affect the graph of an exponential function Describe the behavior of exponential functions

Upload: vancong

Post on 27-Jun-2018

223 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

 

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

Unit  7  Exponential relationships

In  this  unit,  you  will  build  your  understanding  of  exponential  functions  by  comparing  and  contrasting  them  with  linear  functions.  You  will  learn  how  to  analyze  data  to  determine  whether  the  data  have  a  linear,  exponential,  or  other  nonlinear  relationship.  You  will  also  learn  how  repeated  multiplication  leads  to  exponential  functions,  and  compare  that  to  the  constant  addition  of  linear  functions.    

OUTLINE

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models    In  this  topic,  you  will  explore  exponents.  When  working  with  exponents,  you  will  identify  some  consistent  patterns  that  are  connected  to  basic  arithmetic  operations.  These  patterns  make  working  with  exponential  expressions  easier.    

This  topic  will  also  cover  exponential  functions.  In  earlier  topics,  you  investigated  linear  functions.  However,  in  real  life,  the  relationship  between  two  quantities  is  not  always  linear.  In  these  situations,  exponential  functions  may  be  used  to  represent  the  relationship.  

In  this  topic,  you  will:  

• Develop  and  understand  the  laws  of  exponents  • Simplify  numerical  and  variable  expressions  involving  exponents  • Learn  how  exponential  growth  and  decay  are  represented  in  situations,  tables,  and  graphs  • Determine  whether  a  relationship  represented  by  a  table,  rule,  graph  or  statement  can  be  modeled  by  an  exponential  

function    

Topic  20:  Reasoning  with  quantities  Solving  problems  that  involve  exponential  relationships  often  involves  reasoning  with  especially  small  and  large  quantities.  In  this  topic,  you  will  practice  using  scientific  notation  to  represent  and  perform  operations  on  these  kinds  of  numbers.    In  this  topic,  you  will:  

• Analyze  data  and  represent  situations  involving  exponential  relationships    • Reason  about  the  relative  magnitude  of  quantities  • Use  scientific  notation  to  represent  quantities  and  solve  problems  

Topic  21:  Problem  solving  with  exponential  functions    Earlier  in  the  unit,  you  learned  about  non-­‐linear  relationships  that  grow  exponentially.  In  this  topic,  you  will  more  closely  investigate  the  behavior  of  the  family  of  functions  known  as  exponential  functions.  You  will  study  the  nature  of  exponential  growth  and  decay  using  different  representations,  including  tables,  graphs,  and  equations.  In  this  topic,  you  will:  

• Analyze  graphs  to  identify  exponential  functions  • Learn  how  exponential  sequences  build  from  previous  terms  • Learn  how  to  model  exponential  relationships  as  functions  of  the  for  y  =  abx  • Learn  how  changes  in  the  parameters  a  and  b  for  y  =  abx  affect  the  graph  of  an  exponential  function  • Describe  the  behavior  of  exponential  functions    

240   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

   

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   241  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

EXPONENTS AND EXPONENTIAL MODELS Lesson 19.1 Models for exponents

19.1 OPENER Cell  division  is  a  basic  property  of  living  cells.  In  cell  division,    each  “parent  cell”  produces  two  or  more  “daughter  cells.”    Consider  cell  division  in  which  each  parent  cell  produces  two    daughter  cells.  

1. Fill  in  the  table  to  show  the  number  of  cells  after    each  division.  

Number of divisions

Number of cells

0 1 1 2 3 4

 

2. Graph  the  data  from  your  table  on  the  graph  provided.      

 

19.1 CORE ACTIVITY 1. Look  at  the  data  from  the  cell  division  scenario.  Is  the  data  linear?  _________  

a. How  can  you  tell  by  looking  at  the  table?        

b. How  can  you  tell  by  looking  at  the  graph?        

2. What  pattern  did  you  notice  when  watching  the  animation  about  cell  division?        

3. Use  the  table  and  graph  you  created  in  the  opener  to  answer  the  following  questions.    

a. After  how  many  divisions  will  the  number  of  cells  be  16?  How  could  you  use  the  table  to  figure  this  out?  How  could  you  use  the  graph  to  figure  this  out?      

b. How  many  cells  will  be  present  after  5  divisions?  How  did  you  figure  this  out?        

c. After  how  many  divisions  will  the  number  of  cells  be  128?  Explain.    

4. Some  cells  divide  into  three  cells  at  a  time.  Fill  out  the  table  to  show  the  number  of  cells  after  each  division.  Then  make  

242   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

a  graph  of  the  data.      

Number of divisions

Number of cells

0 1 1 3 2 3

 

5. Use  the  table  and  graph  you  competed  in  question  4  to  answer  the  following  question.  

a. After  how  many  divisions  will  the  number  of  cells  be  27?            

b. How  could  you  use  the  table  to  figure  this  out?            

c. How  could  you  use  the  graph  to  figure  this  out?  

   

6. What  pattern  do  you  notice  about  the  way  the  cells  divide?      

 

   

 

7. How  is  this  table  similar  to  the  table  from  the  Opener?  How  is  it  different?        

 

 

 

8. How  is  this  graph  similar  to  the  graph  from  the  Opener?  How  is  it  different?          

 

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   243  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

19.1 CONSOLIDATION ACTIVITY In  Smalltown,  a  snowstorm  has  caused  the  power  to  go  out  across  the  community.  The  school  principal  has  decided  to  use  a  phone  tree  to  contact  all  of  the  students  of  Smalltown  High  School  to  let  them  know  that  school  has  been  canceled.  During  the  first  round  of  phone  calls,  the  principal  calls  the  first  two  students  on  the  phone  tree.    During  the  second  round  of  phone  calls,  those  two  students  each  call  two  other  students,  and  so  on  until  all  of  the  students  have  been  notified.  

1. Complete  the  table  below  that  shows  how  many  students  are  called  during  each  round  of  phone  calls.  

Round Number of students called on this round of phone calls

1 2

2

3  

2. How  many  students  will  be  called  during  the  fourth  round  of  phone  calls?    

3. How  did  you  figure  out  how  many  students  would  be  called  during  the  fourth  round  of  phone  calls?        

4. Describe  the  pattern  you  notice  in  the  number  of  students  called  in  each  round  of  phone  calls.        

5. Not  all  phone  trees  are  set  up  the  same  way.  In  some  phone  trees,  each  person  is  only  responsible  for  calling  one  other  person.  In  other  phone  trees,  each  person  is  responsible  for  calling  three  people,  or  four  people,  or  more!  Work  with  your  partner  to  investigate  another  type  of  phone  tree.  Your  teacher  will  assign  you  a  specific  type  of  tree  to  investigate.  You  will  then  make  a  poster  to  present  the  results  of  your  investigation  to  the  class.    Type  of  phone  tree:  ___________________________________    Your  poster  should  include  the  following:  

a. A  table  

b. A  graph  

c. A  diagram  

d. How  many  people  will  be  called  on  the  fourth  round  of  phone  calls?  How  did  you  figure  this  out?  

 

244   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

HOMEWORK 19.1 Notes  or  additional  instructions  based  on  whole-­‐class  discussion  of  homework  assignment:  

 

1. The  flu  virus  is  known  to  spread  quickly.  A  recent  outbreak  began  with  a  single  contaminated  person,  but  the  number  of  infected  people  is  increasing  rapidly!  Each  week,  there  are  ten  times  as  many  people  infected  as  the  week  before.  Fill  out  the  table  to  show  the  number  of  infected  people  after  each  week.  

Number of weeks

Number of infected people

0 1 1 10 2 3 4

 

2. How  many  people  will  be  infected  after  5  weeks?          

3. If  this  rate  of  infection  were  to  continue,  how  many  weeks  would  it  take  for  1  million  people  to  be  infected?      

4. An  outbreak  of  a  less  aggressive  strain  of  the  flu  virus  is  occurring  in  another  area  of  the  country.  This  outbreak  began  with  a  single  person,  but  the  number  of  infected  people  only  triples  each  week.  Fill  out  the  table  to  show  the  number  of  infected  people  after  each  week.  

Number of weeks

Number of infected people

0 1 1 3 2 3 4

 

5. How  many  people  will  be  infected  after  5  weeks?  After  6  weeks?      

6. Compare  the  two  flu  viruses.    

a. How  are  the  data  in  the  tables  similar?  How  are  they  different?      

b. How  would  the  graphs  of  the  two  sets  of  data  be  similar?  How  would  they  be  different?  (It  may  help  for  you  to  sketch  a  graph  of  each  set  of  virus  data.)  

 

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   245  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

STAYING SHARP 19.1

Review

ing  pre-­‐algebra  ideas  

1.   What  is  the  area  of  a  rectangle  that  measures  4  cm  by  5  cm?  Provide  a  sketch  to  support  your  work.  

 

2.   If  you  doubled  the  dimensions  of  the  rectangle  in  question  1,  what  would  be  the  ratio  of  the  area  of  the  larger  rectangle  to  the  area  of  the  smaller  rectangle?  

Practic

ing  algebra  skills  &  con

cepts  

3.   Solve  the  equation  3x  +  5  =  7x  –  3.  Show  evidence  of  the  method  you  used.  Check  that  your  solution  is  correct.  

 

4.   Solve  the  equation  in  question  3  using  a  different  method.  Show  evidence  of  the  method  you  used.  

 

Prep

aring  for  u

pcom

ing  lesson

s  

5.     If  you  are  given  $3  on  day  1  and  the  amount  you  are  given  doubles  every  day,  how  much  will  you  be  given  on  day  4?      

6.   For  the  situation  in  question  5,  you  can  use  exponents  to  write  expressions  that  give  the  amount  of  money  on  each  day.  The  amount  of  money  you  are  given  each  day  is  as  follows:    

Day  1:  3•20  Day  2:  3•21  Day  3:  3•22  Day  4:  3•23  

  What  exponential  expression  would  help  you  find  how  much  money  you  will  be  given  on  day  20  if  the  money  you  get  continues  to  double  every  day?  

 

 

246   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

   

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   247  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

Lesson 19.2 Multiplication and division rules for exponents

19.2 OPENER Janice  and  Alejandro  are  working  with  the  rules  they  developed  yesterday  for  the  phone  tree  situation.  They  are  trying  to  figure  out  how  many  people  would  be  called  during  the  fourth  round  of  phone  calls.  Take  a  look  at  their  discussion:  

 

1. Who  is  correct,  Janice  or  Alejandro?  Explain  why  you  think  he  or  she  is  correct.          

2. How  would  you  explain  to  the  other  student  why  he  or  she  is  not  correct?      

 

19.2 CORE ACTIVITY 1. Your  teacher  will  assign  you  a  table  to  fill  out.  For  the  table  you  are  assigned,  find  the  value  of  each  exponential  

expression.  

 Expression   23  �  28   27  �  24   25  �  26   211  

Value            

 Expression   31  �  37   32  �  36   35  �  33   38  

Value            

 Expression   44  �  41   42  �  43   43  �  42   45  

Value            

 Expression   53  �  54   52  �  55   51  �  56   57  

Value            

 

2. What  do  you  notice  about  the  values  in  your  table?    

3. Is  there  a  relationship  among  the  exponents  in  each  expression  you  investigated?      

 

4. What  do  you  notice  about  the  values  in  the  other  tables?  

5. Is  there  a  relationship  among  the  exponents  in  the  expressions  within  each  of  the  other  tables?    

     

248   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

6. Now,  find  the  value  of  each  exponential  expression  in  the  following  two  tables.  

 

Expression   312

310   37

35   36

34   32  

Value        

     

 

Expression   213

210   27

24   26

23   23  

Value          

       

7. What  do  you  notice  about  the  values  in  each  table?   8. Is  there  a  relationship  between  the  exponents  in  the  expressions  within  each  of  the  tables?    

 

9. In  your  own  words,  state  a  general  rule  that  could  be  used  to  multiply  or  divide  expressions  with  like  bases.  

 

 

 

10. Rewrite  each  exponential  expression  below  using  only  one  exponent.  

a.      x  �  x                 b.      2x  �  3x             c.       x5

x 2

                 

 

11. Try  to  extend  the  patterns  you  noticed  above  to  expressions  containing  variables  by  writing  each  expression  below  with  a  single  variable.  

a.   4x2  �  7x3   b.   x31

x17        

 

c.   -­‐3x4  �  5x6   d.   6a8

3a5        

 

12. Complete  the  statement  to  write  a  general  rule  for  multiplying  expressions  with  exponents.    Then  convert  the  statement  to  an  algebraic  representation.    

base   exponent     add  quotient   product   sum   difference  

   Verbal  representation  of  the  rule  

When  you  multiply  two  exponential  expressions  with  the  same  base,  the  ______________  is  an  exponential  

expression  with  the  same  ______________  and  an  ______________  that  is  the  ______________  of  the  two  

exponents  of  the  initial  powers.  

xm � n xn xm – n xm xm + n    Algebraic  representation  of  the  rule  For  any  number  x  except  zero,  the  following  property  is  true:    

_______  �  _______  =  __________  

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   249  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

 

13.    Complete  the  statement  to  write  a  general  rule  for  dividing  expressions  with  exponents.  Then  convert  the  statement  to  an  algebraic  representation.    

base   exponent   divide   add  quotient   product   sum   difference  

Verbal  representation  of  the  rule  

When  you  divide  two  exponential  expressions  with  the  same  base,  the  ______________  is  an  exponential  expression  

with  the  same  ______________  and  an  ______________  that  is  the  ______________  of  the  two  exponents  of  the  

initial  expressions.  

xm�n xmn

xm x

n xm

– n xm

+ n

Algebraic  representation  of  the  rule    

_______  =  __________  

19.2 REVIEW END-OF-UNIT ASSESSMENT

   

250   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

HOMEWORK 19.2 Notes  or  additional  instructions  based  on  whole-­‐class  discussion  of  homework  assignment:  

     

1. Would  you  rather  rewrite  the  expression  n47  ·∙  n25  with  a  single  exponent  by  writing  out  all  the  factors  or  by  using  the  Law  of  Exponents  for  Multiplication?  Explain  why.  

 

 

 

2. Use  a  rule  of  exponents  to  rewrite  each  expression  with  a  single  exponent.  If  it  is  not  possible  to  do  so,  explain  why  not.    

a. d3  ·∙  d11           b. k8  ·∙  y4              

 

c. c7  ·∙  c          

 

d. n11  ·∙  n23            

 

 

3. Joni  said  that  she  could  rewrite  the  expression  d3  ·∙  d11  as  d33.    What  mistake  did  Joni  make?  How  would  you  explain  to  Joni  the  correct  way  to  rewrite  this  expression?          

4. Write  two  different  exponential  expressions  involving  multiplication  that  are  equivalent  to  z11.      

   

 

5. Rewrite  each  expression  using  a  single  exponent.  

a. (3x4)  ·∙  (5x2)   b.   (2s7)  ·∙  (3s5)  

     

6. Rewrite  each  expression  using  only  two  exponents.  

a. (p4  x2)  ·∙  (p5  x3)   b.          (5y3z11)  ·∙  (7y12z4)        

7. Jackson  was  rewriting  some  exponential  expressions.  He  claims  that  34  �  23  is  equivalent  to  67  since  “all  you  have  to  do  is  multiply  the  bases  and  add  the  exponents”.  Is  Jackson’s  reasoning  correct?  If  not,  how  would  you  to  explain  to  Jackson  that  his  reasoning  is  incorrect?  

 

 

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   251  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

8. Use  the  laws  of  exponents  to  rewrite  each  expression.  If  it  is  not  possible  to  do  so,  explain  why  not.  

a. 11

4

pp          

 

b. n 8

n 5        

c. 6

3

dz    

d. r 7s 2

r 4s 2      

9. Consider  the  expression  5 2

3 3

x yx y

.    

a. Without  simplifying,  evaluate  the  expression  for  x  =  5  and  y  =  7.  (You  may  get  some  big  numbers.)  

 

 

 

b. Rewrite  the  expression  using  the  laws  of  exponents.      

c. Evaluate  the  expression  you  wrote  in  part  b  with  the  same  values:  x  =  5  and  y  =  7.      

d. Did  you  get  same  value  for  parts  a  and  c?  Why?  

 

10. You  have  developed  the  Law  of  Exponents  for  Division  and  the  Law  of  Exponents  for  Multiplication.  

Compare  and  contrast  the  Law  of  Exponents  for  Division  and  the  Law  of  Exponents  for  Multiplication.  Specifically  mention  what  you  know  about  the  base  and  the  exponents  in  each  case.    

Compare  (Ways  the  two  laws  are  similar)   Contrast  (Ways  the  two  laws  are  different)  

 

 

11. Think  about  your  performance  on  the  Unit  6  end-­‐of-­‐unit  assessment.  

a.     Are  you  pleased  with  your  performance  on  the  end-­‐of-­‐unit  assessment?  Circle  one:    Yes  /  No  

b.     Does  your  performance  reflect  your  understanding  of  the  topics  in  Unit  6?  Circle  one:  Yes  /  No  

If  you  answered  “No”,  why  do  you  think  this?  

 

c.         Based  on  your  answers  to  parts  a  and  b,  do  you  need  to  revise  the  goal  you  wrote  at  the  end  of  the  last  unit?    If  so,  write  your  new  goal  below  along  with  any  enabling  goals  that  will  help  you  reach  your  goal.    

     

252   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

STAYING SHARP 19.2 Re

view

ing  pre-­‐algebra  ideas  

1.   What  is  the  area  of  a  right  triangle  whose  legs  are  4  cm  and  5  cm?  Provide  a  sketch  to  support  your  work.  

 

2.   If  you  tripled  the  dimensions  of  the  triangle  in  question  1,  what  would  be  the  ratio  of  the  area  of  the  larger  triangle  to  the  smaller  triangle?  

Practic

ing  algebra  skills  &  con

cepts  

3.   Solve  the  equation      8  -­‐  2x  =  3x  –  7.      Show  evidence  of  the  method  you  used.  Check  that  your  solution  is  correct.  

 

 

4.   Solve  the  equation  in  question  3  using  a  different  method.  Show  evidence  of  the  method  you  used.    

 

Prep

aring  for  u

pcom

ing  lesson

s  

5.     In  a  particular  sequence,  each  term  is  3  more  than  the  last.  The  sequence  begins  with  2,  5,  8.  Write  the  next  four  terms  of  the  sequence.  

6.     In  a  particular  sequence,  each  term  is  3  times  the  last.  The  sequence  begins  with  2,  6,  18.  Write  the  next  four  terms  of  the  sequence.    

 

     

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   253  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

Lesson 19.3 Other rules for exponents

19.3 OPENER 1. Find  the  values  of  the  following  expressions.  

a.             b.  

          c.  

         

2. How  do  you  know  the  values  you  found  are  correct?  

3. Rewrite  the  following  expressions  using  a  single  exponent:                a.   b.  

   

 4. How  do  you  know  that  the  expressions  you  found  are  correct?  

 

5. Compare  each  original  expression  to  its  rewritten  expression.  Do  you  notice  a  pattern  in  the  relationship  between  the  exponents  in  the  original  expression  and  the  exponent  in  the  rewritten  expression?  

19.3 CORE ACTIVITY  

1. Maggie  created  the  table  on  the  right.    

a. What  pattern  do  you  notice  in  the  two  columns  of  the  table?          

 

b. Based  on  this  pattern,  what  do  you  think  20  will  be?  Explain.        

 

2. Use  the  pattern  you  found  in  question  1  to  complete  the  table.  Find  the  value  of  2-­‐3.    

 

3. How  is  the  value  of  2-­‐3  related  to  23?  

 

4. What  is  the  value  of  2-­‐5?  Justify  your  answer  in  at  least  two  ways.    

5. Think  about  the  expression   .  Use  the  Law  of  Exponents  for  Division  to  rewrite    using  a  single  exponent.  What  do  you  notice?

25

2534

3473

73

2 2 2 23 3 3 3⋅ ⋅ ⋅ x 5 ⋅x 5 ⋅x 5

42

42

42

42

24   16  

23   8  

22   4  

21   2  

20   ?  

 

 

 

 

254   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

6. Complete  the  table  to  further  investigate  zero  and  negative  exponents.  Fill  in  the  middle  column  with  the  process  that  gives  you  the  final,  simplified  answer  in  the  third  column.  

 

32   3⋅3   9  

31   3   3  

30       1  

3-­‐1          

3-­‐2          

3-­‐3          

 

7. What  is  the  value  of  3-­‐5?    

 

8. Demonstrate  what  you  have  learned  about  zero  and  negative  exponents  by  stating  the  value  of  each  expression.  

Expression   Value     Expression   Value  

a.    6-­‐2       d.    –(50)    

b.    100       e.    7-­‐1      

c.    –(62)       f.    (–5)0    

           

 

 

 

   

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   255  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

9. Use  what  you  know  about  the  Law  of  Exponents  for  Division  to  show  that  any  number  other  than  zero  raised  to  the  zero  power  will  be  equal  to  1.  Fill  in  the  blanks.  

0 x1 x0 -n xn 0 – n n – n 1

 

   10. Use  the  fact  that  any  number,  besides  zero,  raised  to  the  zero  power  will  be  1,  and  the  Law  of  Exponents  for  Division  to  

show  what  the  expression    is  equivalent  to.  Fill  in  the  blanks.  

0 x1 x0 -n xn 0 – n n – n 1

 

   

   11. Fill  in  the  blanks  to  rewrite  the  expression  (132)3  using  repeated  multiplication.  Then  write  the  answer  using  a  single  

exponent  using  the  Law  of  Exponents  for  Multiplication.    

 (  ________ )  ⋅  (  ________ )  ⋅  (  ________ )  =  ________  

     

12. Use  repeated  multiplication  to  rewrite  the  following  expressions  and  express  the  final  answer  using  a  single  exponent.        

  a.  (293)4  =     b.      (x6)8    =  

  c.      (y4)5  =     d.    (57)3    =                

13. In  each  problem  in  question  12,  how  are  the  exponents  in  the  original  expression  related  to  the  exponent  in  the  answer?  

   

   

1xn

256   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

14. Fill  in  the  blanks  to  rewrite  the  expression  (5�3)4  using  repeated  multiplication.  Then  write  your  answer  without  parentheses.  Hint:  Do  not  simplify  5�3  to  15.  

 (5�3)4  =  (________)  ⋅  (________)  ⋅  (________)  ⋅  (________)  =  ________  

   

15. How  can  you  use  repeated  multiplication  and  the  associative  and  commutative  properties  to  simplify  the  following  expressions?  Rewrite  each  expression  without  parentheses.  Do  you  see  any  patterns  across  all  of  the  examples?    

a. (3x)4  =       b.      (2t)3       c.      (7ab)-­‐6        

19.3 CONSOLIDATION ACTIVITY In  this  activity,  you  will  work  with  your  partner  as  you  continue  to  investigate  the  properties  of  integer  exponents  through  a  card  sort  activity.  You  will  also  develop  two  more  rules  for  exponents  that  you  investigated  earlier  in  the  lesson.  

1.  Write  down  the  pairs  of  cards  that  show  a  correct  simplification  in  the  card  sort  activity.  

 

2. When  a  power  is  raised  to  a  power,  the  algebraic  rule  is  (xm)n  =  ________  .      

3. When  a  product  is  raised  to  a  power,  the  algebraic  rule  is  (xy)m  =  ________.    

   

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   257  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

HOMEWORK 19.3 Notes  or  additional  instructions  based  on  whole-­‐class  discussion  of  homework  assignment:  

 

1. Find  the  value  of  each  expression  a.    100  =  _________     b.    10-­‐1  =  _________     c.    34  =  _________     4-­‐3  =  _________  

 

2. Marcus  worked  the  following  problem  out  in  his  notebook.  Is  his  answer  correct?  Did  he  do  the  work  correctly?  If  not,  explain  to  Marcus  what  he  did  right  and  also  what  he  needs  to  do  to  correct  his  work.    

   

 3. Justify  why  the  following  statement  is  true.    

   

4. In  the  following  two  examples,  students  have  used  the  laws  of  exponents  to  solve  problems.  Each  example  contains  a  mistake.  First,  identify  the  mistake.  Then,  solve  the  problem  correctly,  using  the  same  method  that  was  used  in  the  original  problem.    

a. Judy  is  trying  to  rewrite  the  expression   .  She  says,  “The  expressions  being  divided  have  the  same  base,  so  I  can  use  the  Law  of  Exponents  for  Division.  The  difference  of  the  exponents  is  7  –  2  =  5,  so  it  must  come  out  to  w5.”  

 

 

 

 

b. Tim  is  trying  to  evaluate  the  expression  2-­‐3.  He  says,  “I  know  23  =  2  ·∙  2  ·∙  2  =  8.  Since  the  exponent  is  -­‐3  instead  of  3,  the  value  of  2-­‐3  =  -­‐8.    

 

   

!!

13−2 =1

−132 =1169

!!

54 =15−4

2

7

ww

258   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

5. Find  the  value  of  each  expression  in  two  different  ways,  as  shown  in  the  example.  

Expression   Use  the  Law  of  Exponents  for  Multiplication,  then  evaluate.  

Evaluate  each  term  of  the  expression,    then  multiply.  

Example:  (24)(2-­‐2)   (24)(2-­‐2)  =  24  ·∙  2-­‐2  

  =  24+(-­‐2)  

  =  22  =  4  

 

(24)(2-­‐2)  =  (24)( )  

  =  16  ·∙    

  =  4  

a.      (36)(3-­‐1)    

b.      (5-­‐3)(57)  

 

c.      (42)(4-­‐5)    

 

 

 

6. For  each  of  the  following  expressions,  use  the  Law  of  Exponents  for  Multiplication  and/or  the  Law  of  Exponents  for  Division  to  rewrite  the  expression  using  a  single  exponent.  Then,  use  the  properties  of  integer  exponents  to  evaluate  the  expression.  

Expression   Rewrite  using  a  single  exponent   Evaluate  

   

 

 

7. Complete  the  math  journal.  

  State  the  rule  in  your  own  words   Give  an  example  that  shows  this  rule  

Rule  for  rewriting  an  exponential  expression  that  has  been  raised  to  an  exponent  

           

Rule  for  rewriting  a  product  that  has  been  raised  to  an  exponent  

           

 

 

122

14

75 ⋅7−7

1126

1125

127 ⋅12−5

122

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   259  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

8. Find  the  value  of  each  expression  in  two  different  ways,  as  shown  in  the  example.  (You  may  end  up  with  some  large  numbers!)  

Expression   Use  the  Law  of  Exponents  for  a  Power,    then  evaluate.  

Evaluate,  then  raise  to  a  power.  

Example:  (23)-­‐2      (23)-­‐2  =  23·∙(-­‐2)  

  =  2-­‐6  

  =    =    

(23)-­‐2  =  (23)-­‐2    

  =  (8)-­‐2  

  =    =    

   

a.      (36)-­‐1      

 

 

 

 

b.      (5-­‐3)4    

 

 

 

 

9. Ray  confused  the  rules  for  rewriting  an  exponential  expression  that  has  been  raised  to  an  exponent  and  rewriting  a  product  that  has  been  raised  to  an  exponent.  For  each  problem  below,  explain  to  Ray  which  rule  he  should  have  used  and  why.  Then  rewrite  each  expression  correctly.  

a. (5x)3  =  5x  •  3  =  15x  

 

b. (x2)  7  =  x  7  •  27  =  128  x  7  

 

126

164

182

164

260   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

STAYING SHARP 19.3 Re

view

ing  pre-­‐algebra  ideas  

1.   A  regular  nonagon  has  nine  sides  that  are  all  the  same  length.  If  each  side  of  a  regular  nonagon  measures  4  cm,  what  is  its  perimeter?  

       

 

2.   If  you  doubled  the  dimensions  of  the  nonagon  in  question  1,  what  would  be  the  ratio  of  the  perimeter  of  the  larger  nonagon  to  the  perimeter  of  the  smaller  nonagon?  

 

 

 

Practic

ing  algebra  skills  &  con

cepts  

3.   Consider  the  following  systems  of  equations  problem.  

 An  office  has  two  different  kinds  of  imagers:  copiers  and  scanners.  Each  copier  uses  an  average  of  400  watts  of  power  and  each  scanner  uses  an  average  of  35  watts  of  power.  There  are  15  imagers  in  all,  and  their  total  energy  usage  is  3080  watts.  

 

  Identify  what  you  think  this  problem  is  looking  for.  

4.   Consider  the  following  systems  of  equations  problem.  

 Aunt  Betty  uses  oranges  and  pineapples  to  make  12  pounds  of  fruit  salad.  If  oranges  weigh  0.5  pounds  each  and  pineapples  weigh  2  pounds  each,  and  she  uses  21  fruits  in  all,  find  the  number  of  oranges  and  the  number  of  pineapples  she  uses.  

 

  Define  variables  and  write  two  equations  to  model  the  situation  described  in  the  problem.  

 

Prep

aring  for  u

pcom

ing  lesson

s  

5.     Janis  got  the  answer  to  this  problem  in  less  than  one  second.    How  did  she  do  that?  

 

 

 

 

6. Find  the  value  of  each  y-­‐coordinate  and  sketch  a  graph  of  these  points.      

(1,20),  (2,21),  (3,22),  (4,23)  

 !!

(34 ⋅85 ⋅1612 )0

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   261  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

Lesson 19.4 Rational exponents

19.4 OPENER 1. Using  the  example  of  n  =  8  as  a  guide,  fill  in  the  table.    

 

 

2. Rewrite  625  as  the  product  of  four  like  factors.  

 

 

3. Using  your  answer  to  question  2,  rewrite   6254  as  a  single  integer.  Use  the  table  you  completed  in  question  1  as  a  model.    

 

 

19.4 CORE ACTIVITY 1. Complete  this  table  to  show  whole  number  powers  of  3.  

30   31   32   33   34   35  

           

 

2. According  to  the  table  in  question  1,  what  is  the  principal  square  root  of  9?  Why?  

 

3. What  symbol  is  used  to  indicate  the  principal  square  root?  

 

4. Provide  three  numerical  examples  that  show  how  taking  the  square  root  of  a  number  “undoes”  the  action  of  squaring  a  number.  

 

5. What  is  another  name  for  the  small  number  inside  the  notch  of  the  radical  sign?    

 

6. You  now  know  that  “9  to  the    power”  means  the  same  thing  as  “the  square  root  of  9.”    Use  fractional  exponential  expressions  to  complete  the  last  three  rows  in  the  table.    

 

12

262   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

7. How  is  the  index  on  the  radical  sign  related  to  the  fractional  exponent?    

 

8. Use  what  you  know  about  exponents  to  show  that  2713 = 3 .    (You  may  want  to  refer  back  to  the  table  you  constructed  

in  question  6.)          

9. Isabel  was  given  the  following  sketch  of  a  square  on  a  test.  When  asked  to  find  the  perimeter,  Isabel  incorrectly  answered  that  the  perimeter  of  this  square  is  16  centimeters.  Explain  to  her  where  she  might  have  made  a  mistake  and  how  she  could  arrive  at  the  correct  answer  of  32  centimeters  for  the  perimeter  of  the  square.    

 

   

10. A  square  has  a  perimeter  of  40  centimeters.  Explain  how  to  find  the  area  of  the  square.  

 

 

 

 

11. Bart  has  been  asked  to  find  the  square  root  of  16.  He  is  not  sure  which  key  sequence  to  use  in  his  calculator,  so  he  tries  the  two  different  sequences  shown  here.  Explain,  using  order  of  operations,  how  he  got  8  for  an  answer  for  one  sequence  of  keys  and  4  as  an  answer  for  the  other.  Which  answer  is  the  correct  square  root?  

 

 

         

   

A  =  64  cm2  

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   263  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

19.4 CONSOLIDATION ACTIVITY 1. Amelia  took  a  quiz  in  her  Algebra  class.  It  only  took  her  one  minute  to  answer  the  following  five  questions.  Find  the  

solutions  to  the  problems.    

a. (53)13  =  ______   b. 132  =  ______  

c. ( 7 )2  =  ______  

d. (102415 )5  =  

______  e. 344  =  

______    Explain  how  Amelia  could  have  finished  the  quiz  so  quickly.        

2. Write  the  following  in  two  ways  using  symbols.  Find  the  value,  and  state  a  reason  for  that  value.  Use  the  example  as  a  guide.    

Example:  The  seventh  root  of  2187  =   ,  because  37  =  2187.  

 a. The  square  root  of  121    b. The  cube  root  of  216    

 c. The  sixth  root  of  64  

   

3. Fill  in  the  table  and  then  graph  the  relationship  on  the  grid  provided.  (Hint:  You  can  use  your  calculator  if  you  need  to!)  

Expression   Value  

161    

1612    

160    

16−12    

16-­‐1      

4. Use  the  graph  you  created  to  estimate  the  value  of  1614 .  

     

5. Explain  how  you  used  the  graph  to  estimate  the  value  of  

1614 .  

         

6. What  is  the  exact  value  of  1614 ?  How  do  you  know?  How  

does  this  value  compare  to  the  value  you  estimated  using  the  graph?  

 

HOMEWORK 19.4

! 21877 = 218717 = 3

-1 -0.5 0 0.5 1

-5

5

10

15

264   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

Notes  or  additional  instructions  based  on  whole-­‐class  discussion  of  homework  assignment:  

     

1. Create  a  table  for  powers  of  4,  as  we  did  for  powers  of  3.    

Powers  of  4   4  as  a  root   4  as  a  root  

     

     

     

     

     

       

2. Describe  at  least  two  patterns  you  see  in  the  “Powers  of  4”  table.  

3. How  are  the  exponents  of  the  base  4  (first  column)  related  to  the  fractional  exponent  when  4  is  a  root  (second  column)?          

4. In  the  table  below  are  the  answers  that  Khanh  submitted  during  an  online  assessment.  Identify  which  three  answers  are  incorrect,  describe  the  errors  Khanh  made,  and  provide  the  correct  answers.    

Expression   Value   Correct  or  Incorrect?   If  incorrect,  what  is  the  correct  value?  

50   0      

9-­‐1   -­‐9      

49   7      

16

14   4      

5. Carrie  claims  that  the  following  statement  is  true:  25  =  102412  Samantha,  her  classmate,  says  “There’s  no  way  these  two  

expressions  have  the  same  value.”  Who  is  correct?    Why?    

 

6. Sketch  a  square  with  an  area  of  25  square  centimeters.  How  long  is  each  side?  In  complete  sentences,  explain  how  you  got  the  answer,  using  the  vocabulary  word  square  root.          

7.   Martha  is  asked  to  find  the  value  of   814 .  She  uses  her  calculator  as  shown  here.    Is  she  correct?    Why  or  why  not?  

 

12

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   265  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

STAYING SHARP 19.4

Review

ing  pre-­‐algebra  ideas  

1.   What  is  the  volume  of  a  rectangular  solid  measuring  3  cm  wide  by  4  cm  deep  by  5  cm  tall?  Provide  a  sketch  to  support  your  work.  

2.   If  you  doubled  the  dimensions  of  the  rectangular  solid  in  question  1,  what  would  be  the  ratio  of  the  volume  of  the  larger  rectangular  solid  to  the  volume  of  the  smaller  rectangular  solid?  

Practic

ing  algebra  skills  &  con

cepts  

3.   Is  a  =  3,  b  =  4  a  solution  to  this  system  of  equations?    

5a  +  2b  =  23  7a  –  6b  =  3  

 Show  evidence  for  your  answer.  

4.   Will  the  lines  represented  by  the  equations    y  =  2x  +  3  and  2y  –  4x  =  12  ever  intersect?  (You  may  use  the  grid  below.)    

 

Prep

aring  for  u

pcom

ing  lesson

s  

5.     Which  do  you  think  is  bigger,  210  or  102?    a.     Guess:        b.     Compute  the  value  of  each  expression.  (Were  

you  right?)          c.     Find  the  difference  between  the  values  of  the  

expressions.  

6.     Which  table  shows  a  linear  relationship?    Justify  your  answer.  

 Table  A     Table  B  x   y     x   y  1   4     1   1  2   7     2   4  3   10     3   9  4   13     4   16  5   16     5   25  

   

   

266   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

 

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   267  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

Lesson 19.5 Comparing linear and exponential growth

19.5 OPENER Jen  and  Ben  are  stacking  checkers  on  a  grid.  They  each  have  a  grid  that  has  six  squares    as  shown  in  the  figure.      

     

         

 Jen’s  pattern:  Start  with  5  checkers  on  the  first  square  of  the  grid.  Each  of  the  remaining    squares  will  have  5  more  checkers  than  the  previous  square.      Ben’s  pattern:  Start  with  1  checker  on  the  first  square  of  the  grid.  Each  of  the  remaining    squares  will  have  twice  as  many  checkers  as  the  previous  square.      1. Who  will  have  more  checkers  on  the  fourth  square  on  

the  grid?  How  many  more?      

2. Who  will  have  more  checkers  on  the  sixth  square  on  the  grid?  How  many  more?    

     3. Suppose  there  were  ten  squares  on  the  grid  instead  of  six,  and  Jen  and  Ben  continued  stacking  checkers  according  to  

the  patterns  described  above.  Who  would  have  more  checkers  on  the  tenth  square?  Explain  how  you  can  be  sure  of  the  answer  without  actually  extending  the  pattern.    

 

19.5 CORE ACTIVITY 1. How  many  insects  did  Barry  and  Red  each  start  off  with?  

   

2. Record  and  graph  the  fruit  fly  and  fire  ant  data  for  the  four-­‐week  observation  period.    

Week  

 Fruit  flies  

 Fire  ants  

 

0      

1      

2      

3      

4      

     

268   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

 3. How  does  the  total  number  of  fruit  flies  change  each  

week?      

4. How  does  the  total  number  of  fire  ants  change  each  week?  

5. What  type  of  function  models  the  fruit  fly  data?   6. Does  this  same  type  of  function  model  the  fire  ant  data?  Explain.      

7. Study  the  data  in  the  table  to  determine  the  growth  pattern  for  the  populations  of  fruit  flies  and  fire  ants.  Then  use  the  appropriate  operations  and  numbers  to  complete  the  puzzle.  

+2   +1   +20   �2   -­‐20   �1  

 

 

8. The  populations  of  the  two  species  of  insects  have  different  growth  patterns.  

a. How  is  the  pattern  of  change  in  the  fruit  fly  data  related  to  the  shape  of  the  graph?  

b. How  is  the  pattern  of  change  in  the  fire  ant  data  related  to  the  shape  of  the  graph?  

   

   

19.5 ONLINE ASSESSMENT Today  you  will  take  an  online  assessment.    

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   269  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !!

! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !!

HOMEWORK 19.5 Notes  or  additional  instructions  based  on  whole-­‐class  discussion  of  homework  assignment:  

 

1. Johnny  has  an  account  at  a  local  bank.  The  following  table  shows  the  amount  of  money  he  has  in  his  account  after  x  months.  Graph  the  data.    

Time  (in  months)   Amount  (in  dollars)  0   1  1   3  2   9  3   27  4   81  

 

Is  the  relationship  linear  or  exponential?  How  do  you  know?  

 

 

 

 

2. At  the  same  time,  Allison  decides  to  start  an  account  at  the  same  bank.    She  deposits  $1  to  start  the  account  and  then  adds  $20  to  the  account  each  month  after  that.  Complete  this  table  that  shows  how  much  money  Allison  has  in  her  account  after  x  months.  Then,  graph  the  data.  

Time  (in  months)   Amount  (in  dollars)  0   1  1    2    3    4    

 

Is  the  relationship  linear  or  exponential?  How  do  you  know?  

 

 

 

3. Compare  Johnny’s  and  Allison’s  bank  accounts.    Which  account  has  an  additive  pattern  of  growth  and  which  one  has  a  multiplicative  pattern  of  growth?    

4. How  long  will  it  take  for  Johnny  to  have  more  money  in  his  account  than  Allison?  Why  do  you  think  this  happens?  

 

270   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

STAYING SHARP 19.5  Re

view

ing  pre-­‐algebra  ideas  

1.       Sketch  a  regular  parallelogram  with  twice  the  perimeter  of  the  one  shown.    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.       In  question  1,  what  is  the  ratio  of  the  area  of  the  larger  parallelogram  to  the  smaller  parallelogram?  

 

Practic

ing  algebra  skills  &  con

cepts  

3.       Solve  this  system  of  two  linear  equations  using  the  substitution  method.  

    2x  +  y  =  8  

    y  =  x  –  10  

4.       Solve  this  system  of  two  linear  equations  using  the  linear  combination  method.  

2x  –  5y  =  18  

y  –  x  =  -­‐10  

Prep

aring  for  u

pcom

ing  lesson

s  

5.     Describe  any  patterns  you  see  in  this  sequence  of  ordered  pairs:    (1,1),  (2,4),  (3,9),  (4,16)  

6.     If  you  graph  the  four  ordered  pairs  in  question  5,  will  the  graph  be  linear?  Justify  your  answer.    

       

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   271  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

Lesson 19.6 Exponential decay

19.6 OPENER Five  friends  are  having  lunch  together  at  a  restaurant.  As  they  are  leaving  the  restaurant  they  notice  a  candy  dish  by  the  door.  Each  friend  takes  exactly  half  of  the  candy  that  is  in  the  bowl  as  he  or  she  walks  by.  

1. Fill  out  the  table  to  show  how  much  candy  each  friend  will  get  if  there  were  originally  32  pieces  of  candy  in  the  dish.  The  first  entry  has  been  filled  in  for  you.  

Friend   Pieces  of  candy  

1   16  

2    

3    

4    

5      

2. Graph  the  data  from  the  table.  

 

3. How  is  this  graph  similar  to  other  graphs  that  you  have  seen  in  previous  lessons  in  this  topic?  How  is  it  different?  

 

19.6 CORE ACTIVITY 1. Write  a  definition  for  the  term  half-­‐life.  

 

2. Complete  the  table  below.    What  is  happening  to  the  amount  of  chromium-­‐51  during  each  month?  

Months   Amount  of  chromium-­‐51  

0   1000  grams  

1   500  grams  

2   250  grams  

3    

4      

3. Do  you  think  the  pattern  of  chromium-­‐51  is  an  example  of  exponential  growth  or  exponential  decay?  Justify  your  answer.  

 

 

4. What  is  a  common  multiplier  and  what  is  the  common  multiplier  in  these  data?  

 

 

! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! !!

272   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

 

5. Extend  the  table  to  8  months.    

Months   Amount  of  chromium-­‐51  

4    

5    

6    

7    

8    

 

 

6. Sketch  a  graph  of  the  data  from  the  table  relating  the  amount  of  chromium-­‐51  to  the  number  of  months.  

Amou

nt  of  chrom

ium-­‐51  (grams)  

 Months  

 

7. What  will  happen  to  the  amount  of  chromium-­‐51  as  the  number  of  months  gets  very  large?  

 

 

 

8.    Carbon-­‐14,  the  isotope  scientists  use  to  perform  carbon  dating,  has  a  half-­‐life  of  about  6,000  years.  Suppose  an  object  (such  as  a  fossil)  contains  800  grams  of  carbon-­‐14  today.  How  many  grams  of  carbon-­‐14  will  remain  in  the  fossil  30,000  years  from  now?  (You  can  use  the  table  to  help  you  determine  the  answer!)  

 

Years  from  now    (in  thousands)  

Amount  of  carbon-­‐14  (in  grams)  

0  

6  

12  

18  

24  

30  

 

 

   

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

-200

200

400

600

800

1000

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   273  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

9. Use  the  table  you  created  in  question  8  to  make  a  graph  of  the  relationship  between  the  amount  of  carbon-­‐14  and  time.  

Amou

nt  of  carbo

n-­‐14

 (grams)  

 Years  from  now  (in  thousands)  

 

 

10. Will  there  ever  be  zero  grams  of  carbon-­‐14  left?  How  do  you  know?    

 

 

 

 

-6 0 6 12 18 24 30

-200

-100

100

200

300

400

500

600

700

800

274   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

19.6 REVIEW ONLINE ASSESSMENT You  will  work  with  your  class  to  review  the  online  assessment  questions.  

Problems  we  did  well  on:   Skills  and/or  concepts  that  are  addressed  in  these  problems:  

 

 

 

 

Problems  we  did  not  do  well  on:   Skills  and/or  concepts  that  are  addressed  in  these  problems:  

 

 

 

 

 

Addressing  areas  of  incomplete  understanding  

Use  this  page  and  notebook  paper  to  take  notes  and  re-­‐work  particular  online  assessment  problems  that  your  class  identifies.  

Problem  #_____   Work  for  problem:  

 

 

 

 

 

 

Problem  #_____   Work  for  problem:  

 

 

 

 

 

 

Problem  #_____   Work  for  problem:  

 

 

 

 

 

 

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   275  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

HOMEWORK 19.6

Before  you  leave  class,  make  sure  you  have  found  the  activities  in  your  Student  Activity  Book  you  need  to  review  and  re-­‐work  to  prepare  for  the  mid-­‐unit  assessment.  Then  record  any  notes  or  additional  instructions  based  on  whole-­‐class  discussion  of  the  homework  assignment:  

 

 

 

 

 Next  class  period,  you  will  take  a  mid-­‐unit  assessment.  One  good  study  skill  to  prepare  for  tests  is  to  review  the  important  skills  and  ideas  you  have  learned.  Use  this  list  to  help  you  review  these  skills  and  concepts  by  reviewing  related  course  materials.    

Important  skills  and  ideas  you  have  learned  so  far  in  the  unit  Exponential  relationships:    

• Simplify  expressions  involving  exponents    

• Understand  and  use  the  laws  of  exponents    

• Recognize  the  difference  between  linear  growth  and  exponential  growth    

• Represent  exponential  growth  using  tables,  graphs,  and  algebraic  rules  

 

Homework  Assignment  

Part  I:   Study  for  the  mid-­‐unit  assessment  by  reviewing  the  key  ideas  listed  above.  

Part  II:   Complete  the  online  More  practice  in  the  topic  Exponents  and  exponential  models.  Note  the  skills  and  ideas  for  which  you  need  more  review,  and  refer  back  to  related  activities  and  animations  from  this  topic  to  help  you  study.    

Part  III:     Complete  Staying  Sharp  19.6.  

 

 

 

276   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

STAYING SHARP 19.6 Re

view

ing  pre-­‐algebra  ideas  

1.       Sketch  a  rectangular  prism  with  dimensions  that  are  three  times  the  one  shown.    

 

2.       In  question  1,  what  is  the  ratio  of  the  volume  of  the  larger  rectangular  prism  to  the  volume  of  the  smaller  rectangular  prism?  

Practic

ing  algebra  skills  &  con

cepts  

3.       Solve  this  system  of  two  linear  equations  using  substitution.  

y  =  3x  –  5  

3y  –  x  =  1  

 

 

 

 

 

 

4.     Solve  this  system  of  two  linear  equations  using  a  method  of  your  choice.  

4x  +  y  =  7  

2x  +  y  =  1  

 

 

 

 

 

Was  your  method  a  good  choice?  Explain  why  or  why  not.    

Prep

aring  for  u

pcom

ing  lesson

s  

5.     This  table  represents  a  linear  function,  but  is  only  partly  filled  in.  Find  the  rate  of  change  and  complete  the  table.  

x   y  

1   5  

2    

3   1  

4    

5    

 

  Rate  of  change  =          

6.     Here  is  a  table  of  exponential  expressions.  Complete  the  table.    

x   12

⎝⎜

⎠⎟

x  Value  of    

12

⎝⎜

⎠⎟

x  

0      

1      

2      

3      

4      

 Does  this  table  show  a  constant  rate  of  change?  Justify  your  answer.    

 

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   277  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

Lesson 19.7* More rational exponents

19.7 OPENER 1. Write  each  of  the  following  fractions  as  a  product  of  a  unit  fraction  (a  positive  fraction  with  a  1  in  the  numerator)  and  

an  integer.  An  example  has  been  done  for  you.  

Ex: 56= 16⋅5

a. 34

b. 23

c. 57

d. 35

e. 43

f. −23

 2. Write  each  of  the  following  expressions  using  a  single  exponent.  

a. (52)4   b. (73)−5   c. (x 9)0   d. (x −6)−2  

19.7 CORE ACTIVITY

1. Evaluate  the  expression   823 .  For  each  step  in  the  process,  provide  a  justification  (for  example,  the  property  used).  

823  

  Justification:  

 

 

= 813⋅2  

 

 

= (813 )2  

 

 

= 83⎛⎝⎜

⎞⎠⎟2

 

 

 

= (2)2  

 

 

= 4    

Use  the  graph  of  y  =  8x  to  answer  the  following  questions.  

2. You  have  shown  algebraically  that   823 = 4 .  Does  the  graph  

support  this?  Explain.          

3. Use  the  graph  to  estimate  the  value  of  each  of  the  following  expressions:  

a. 843                                                                                                c.         8

−13

 

b. 8−23                                                                                            d.         8

13  

y  =  8x    

   

278   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

 4. Find  the  values  of  the  following  expressions  algebraically.  

a.   843   b.   8

−23  

 

5. Are  the  values  you  found  algebraically  the  same  as  the  values  you  estimated  from  the  graph?  Why  or  why  not?        

6. Between  the  values  you  found  using  the  graph  and  the  values  you  computed  algebraically,  which  are  most  accurate?  Explain.          

19.7 CONSOLIDATION ACTIVITY 1. For  each  expression,  use  the  graph  to  estimate  the  solution.  

a. 974  

 

b. 912  

 

c. 934  

 

d. 932  

 

e. 9−12  

 

f. 954  

 

g. 9−14  

 

2. Explain  how  you  used  the  graph  to  estimate  the  value  of  each  expression.  

y  =  9x    

 -2 -1 0 1 2

-10

10

20

30

40

50

60

70

80

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   279  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

3. Find  the  values  of  the  following  expressions  algebraically.  

a. 912   b. 9

32   c. 9

−12  

 

   

4. How  do  your  answers  for  question  3  compare  to  the  estimates  you  made  in  question  1?  Explain.          

5. Bronte  used  his  calculator  to  estimate  the  values  of  several  expressions  from  question  1.  Two  of  his  answers  are  correct  and  two  are  not.  Identify  which  two  are  correct  and  describe  how  the  graph  from  question  1  supports  his  estimate.  For  the  two  estimates  that  are  not  correct,  tell  Bronte  how  you  can  tell  by  looking  at  his  graph  that  his  answer  is  incorrect.  

Bronte’s  estimate   Correct  or  Incorrect  

Use  the  graph  to  support  your  decision  about  whether  Bronte  is  correct  or  incorrect  

a. 974  

 

 

Correct  

 

Incorrect  

 

 

b. 934  

 

 

Correct  

 

Incorrect  

 

 

c. 954  

 

 

Correct  

 

Incorrect  

 

 

d. 9−14  

 

 

Correct  

 

Incorrect  

 

 

 

280   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

HOMEWORK 19.7 Notes  or  additional  instructions  based  on  whole-­‐class  discussion  of  homework  assignment:  

 

1. Jude  computed  the  values  for  two  exponential  expressions.  His  work  is  shown  below.  Did  Jude  do  the  computations  correctly?  If  so,  justify  each  step  he  took  using  the  properties  of  exponents  and  the  properties  of  real  numbers.  If  not,  explain  what  he  did  wrong  and  what  he  should  do  to  correct  his  work.  

a.    223 = (22)

13

= 413

= 143

= 164

 

b.  27

43 = (27

13 )4

= 34

= 81

 

 2. For  each  expression  below,  find  the  value  using  algebra.  

a. 3245  

     

b. 32−15  

     

c. 3225  

     

d. 320.6      

 

3. On  the  right  is  a  graph  of  the  function  y  =  32x.    Does  the  graph  support  the  values  you  computed  in  the  question  above?  Explain  how  you  could  use  the  graph  to  check  your  solutions.                

y  =  32x    

 

 

-1 0 1

-8

8

16

24

32

Topic  19:  Exponents  and  exponential  models   281  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.  

STAYING SHARP 19.7

Review

ing  pre-­‐algebra  ideas  

1. What  is  the  volume  of  a  cube  with  a  side  length  of  2  inches?  

 

2. If  you  double  the  side  length  of  the  cube  in  question  1,  what  would  be  the  ratio  of  the  volume  of  the  larger  cube  to  the  volume  of  the  smaller  cube?  

Practic

ing  algebra  skills  &  con

cepts  

3. Solve  the  system  of  equations  using  any  method.  

 y  =  2x  +  9  2x  +  y  =  1  

     

   How  did  you  choose  what  method  to  use  to  solve  the  system  of  equations?  

4. Solve  the  system  of  equations  using  any  method.  

 2x  –  y  =  2  x  +  y  =  7  

     

   How  did  you  choose  what  method  to  use  to  solve  the  system  of  equations?  

Prep

aring  for  u

pcom

ing  lesson

s  

5.     Describe  any  patterns  you  see  in  this  sequence  of  ordered  pairs:    (1,3),  (2,9),  (3,27),  (4,81)  

6. If  you  graph  the  four  ordered  pairs  in  question  5,  will  the  graph  be  linear?  Justify  your  answer.    

     

282   Unit  7  –  Exponential  relationships  

Copyright  ©  2015  Charles  A.  Dana  Center  at  the  University  of  Texas  at  Austin,  Learning  Sciences  Research  Institute  at  the  University  of  Illinois  at  Chicago,  Agile  Mind,  Inc.