Matemática · 7 min

Como calcular raiz cúbica

Reconheça cubos perfeitos, agrupe fatores de três em três e aproxime raízes com conferência pela elevação ao cubo.

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Resumo

Pontos principais antes de entrar no passo a passo.

  • 1A raiz cúbica de a é o único número real x que satisfaz x³ = a.
  • 2Nos inteiros, cubos perfeitos têm raiz cúbica inteira; a fatoração permite reconhecer grupos de três fatores iguais.
  • 3O sinal é preservado: a raiz cúbica de um número negativo também é negativa.
  • 4Quando a raiz não é conhecida, compare cubos de candidatos e estreite o intervalo antes de arredondar.

Raiz cúbica e sua conferência

Calcular a raiz cúbica desfaz a elevação ao cubo. A pergunta é qual número, multiplicado por si mesmo em três fatores, produz o radicando.

x=a3⟺x3=a(a,x∈R)x = \sqrt[3]{a} \quad\Longleftrightarrow\quad x^3 = a \qquad (a,x \in \mathbb{R})
a é o radicando, o número dentro da raiz; 3 é o índice; x é a raiz cúbica real. O expoente 3 significa multiplicar x por x por x.

Eleve o resultado ao cubo para conferir. Com resultado exato, a igualdade é exata; após arredondamento, a recomposição fica apenas próxima da entrada. A operação existe para qualquer número real.

Passo a passo

  1. 1

    Identifique o radicando e o sinal

    Anote o número dentro do radical. Se ele for negativo, calcule a raiz do módulo e devolva o sinal negativo no resultado. Se for zero, a raiz é zero.

  2. 2

    Procure um cubo perfeito ou fatore

    Compare o módulo com valores conhecidos, como 8 = 2³, 27 = 3³ e 125 = 5³. Para um inteiro maior, decomponha-o por divisões sucessivas por números primos e agrupe três fatores iguais; cada trio produz um fator fora da raiz.

  3. 3

    Simplifique ou aproxime o que restar

    Multiplique os fatores retirados. Se sobrar um fator dentro do radical, a simplificação continua exata com esse radical. Para uma resposta decimal, encontre dois candidatos cujos cubos fiquem abaixo e acima do radicando, depois refine com décimos, centésimos e mais casas conforme a precisão desejada.

  4. 4

    Confira e arredonde ao final

    Calcule o cubo da resposta e compare com a entrada. Para arredondar a duas casas, por exemplo, determine casas adicionais suficientes para decidir o arredondamento; não confunda limite inferior com valor mais próximo. Em volumes, confira também a unidade: a raiz cúbica de m³ fornece m.

Exemplos comentados

Exemplo 1

Aresta de um cubo de 125 m³

Um recipiente tem formato cúbico e volume interno de 125 m³. Qual é a medida de cada aresta interna?

V=ℓ3;ℓ=1253=5 m;53=125V = \ell^3 \quad;\quad \ell = \sqrt[3]{125} = 5\,\text{m} \quad;\quad 5^3 = 125

Cada aresta mede 5 m, porque 5 × 5 × 5 = 125. A interpretação pressupõe formato cúbico e medidas internas; não basta conhecer o volume de um recipiente de qualquer formato para achar uma única aresta.

Exemplo 2

Fatoração de 2.744

É preciso encontrar exatamente a raiz cúbica do inteiro 2.744 sem testar muitos candidatos.

2744=23×73;27443=2×7=14;143=27442744 = 2^3 \times 7^3 \quad;\quad \sqrt[3]{2744} = 2 \times 7 = 14 \quad;\quad 14^3 = 2744

As divisões sucessivas dão 2.744 → 1.372 → 686 → 343 → 49 → 7 → 1, usando 2, 2, 2, 7, 7 e 7. Cada trio sai como um fator: 2 × 7 = 14. O cubo de 14 confirma o valor original.

Exemplo 3

Raiz cúbica de um número negativo

Resolva a equação x³ = -216 no conjunto dos números reais.

−2163=−6;(−6)3=(−6)×(−6)×(−6)=−216\sqrt[3]{-216} = -6 \quad;\quad (-6)^3 = (-6) \times (-6) \times (-6) = -216

A solução real é -6. Três fatores negativos produzem resultado negativo; usar 6 daria 216 e não resolveria a equação.

Exemplo 4

Aproximação da raiz cúbica de 20

Obtenha a raiz cúbica de 20 arredondada a duas casas decimais.

23<20<33;2,7143=19,990770344<20<20,012875875=2,7153;203≈2,712^3 < 20 < 3^3 \quad;\quad 2{,}714^3 = 19{,}990770344 < 20 < 20{,}012875875 = 2{,}715^3 \quad;\quad \sqrt[3]{20} \approx 2{,}71

Comece entre 2 e 3; 2,7³ = 19,683 e 2,8³ = 21,952 estreitam o intervalo. Depois, 2,71³ = 19,902511 e 2,72³ = 20,123648. Refinando até 2,714 < ∛20 < 2,715, a raiz fica abaixo do ponto de arredondamento 2,715, portanto arredonda para 2,71. A recomposição 2,71³ = 19,902511 é aproximada e não deve ser igualada a 20.

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Entenda melhor

Como reconhecer um cubo perfeito

Um cubo perfeito inteiro pode ser escrito como n³ com n inteiro. Exemplos: 0, 1, 8, 27, 64, 125, 216, 343, 512, 729 e 1.000. Os correspondentes negativos, como -8 e -27, também são cubos de inteiros.

Na fatoração do módulo de um inteiro diferente de zero, todos os expoentes dos fatores primos precisam ser múltiplos de 3 para a raiz ser inteira. Em 2.744 = 2³ × 7³, isso acontece. Já em 54 = 2 × 3³, sobra o fator 2: ∛54 = 3∛2 é uma forma exata, embora a resposta não seja inteira. Não ter raiz inteira não significa que todo radicando real tenha raiz irracional: ∛0,125 = 0,5 é exata.

Por que agrupar fatores de três em três

A raiz cúbica desfaz três fatores iguais: ∛(p × p × p) = p. Por isso, cada trio de um mesmo fator primo gera uma cópia dele fora do radical. Se houver seis cópias do fator 2, são dois trios: o fator externo será 2 × 2 = 4.

A simplificação é compatível com produtos de números reais: ∛(a × b) = ∛a × ∛b. Ela não se distribui sobre somas. Por exemplo, ∛(1 + 8) = ∛9, enquanto ∛1 + ∛8 = 3; o cubo de 3 é 27, não 9.

Como controlar uma aproximação decimal

A função que eleva um número real ao cubo é crescente. Se o cubo do candidato está abaixo do radicando, a raiz é maior que esse candidato; se está acima, a raiz é menor. Assim, comparar cubos permite estreitar um intervalo sem adivinhar o resultado.

Para obter mais casas, escolha novos candidatos dentro do intervalo e repita a comparação. Um limite por falta não é necessariamente o valor arredondado. Para duas casas decimais, compare também com o ponto médio entre os dois centésimos vizinhos. Use ≈ para aproximações e = para valores exatos. Em contas feitas no computador, pequenas diferenças também podem surgir da representação numérica.

Decimais, frações e medidas de volume

Quando numerador e denominador permitem uma conta exata, trabalhe com a fração: ∛(1/8) = 1/2, pois (1/2)³ = 1/8. Da mesma forma, 0,008 = 8/1.000, então ∛0,008 = 0,2.

Para um cubo de aresta positiva, volume = aresta³; portanto, a aresta é a raiz cúbica do volume. Preserve as unidades: um volume em centímetros cúbicos produz aresta em centímetros. Um radicando negativo é válido na álgebra real, mas não representa volume físico negativo de um recipiente.

Cuidados comuns

Dividir o radicando por três

O índice 3 indica a operação inversa de elevar ao cubo. ∛27 = 3, enquanto 27 ÷ 3 = 9; elevar 9 ao cubo não retorna 27.

Retirar pares em vez de trios

Na raiz cúbica são necessários três fatores iguais para retirar um fator. Agrupar de dois em dois é uma regra da raiz quadrada, não da cúbica.

Perder o sinal de um radicando negativo

∛(-64) = -4. A resposta 4 recompõe 64, com sinal contrário ao radicando.

Arredondar cedo ou declarar uma aproximação exata

Guarde casas adicionais até a última etapa. O fato de o cubo de uma resposta arredondada ficar próximo da entrada não transforma a aproximação em igualdade.

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Perguntas frequentes

Para um inteiro, fatore seu módulo em números primos e separe grupos de três fatores iguais. Retire um fator de cada trio e multiplique-os. O que não formar um trio permanece dentro da raiz; para valor decimal, aproxime comparando cubos.

É zero, pois 0 × 0 × 0 = 0. Não é necessário fatorar zero para chegar ao resultado.

No conjunto dos números reais há uma única resposta, e ela é negativa. Por exemplo, ∛(-27) = -3; o número 3 elevado ao cubo produz 27, não -27.

Eleve-a ao cubo e compare com a entrada, considerando a precisão necessária ao problema. Para garantir um arredondamento, mantenha a raiz entre limites suficientemente próximos e verifique de que lado do ponto médio ela está.

Na convenção de potências racionais reais, sim: a^(1/3) representa a raiz cúbica real de a. Em alguns programas, a potência decimal aproximada ou a convenção complexa pode tratar entradas negativas de outra forma; a definição real é sempre x³ = a.
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