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Calcolatrice di potenze (a elevato a n, esponenti negativi e frazionari, calcolo inverso)
Compila solo i due campi che conosci tra base a, esponente n e risultato y. Il terzo viene calcolato per te (per trovare «a elevato a n», compila la base e l’esponente). L’equazione qui sotto è collegata ai campi, quindi puoi anche scrivere la base, l’esponente o il risultato direttamente al suo interno.
Scrivi solo numeri. L’esponente può essere negativo (-3) o decimale (0,5). La base può essere anche «e» per il numero di Nepero. Compilando tutti e tre i campi si ottiene un errore.
Risultato
Scrivi la base e l’esponente (o i due valori che conosci) nei campi a sinistra e fai clic su «Calcola». Qui compare il risultato.
Scrivi la base \(a\) e l’esponente \(n\) e la potenza \(a^n\) (\(a\) elevato a \(n\)) compare subito
Funzionano anche gli esponenti negativi (\(2^{-3}\)), gli esponenti decimali (\(4^{0{,}5}\)) e le basi negative (\((-2)^5\)). Per usare il numero di Nepero come base basta scrivere «e»
Funziona anche al contrario: «2 elevato a quale potenza dà 1024?» (si ricava l’esponente) oppure «quale numero al cubo dà 125?» (si ricava la base)
I risultati grandi come \(2^{60} = 1152921504606846976\) sono mostrati con tutte le cifre, senza arrotondare
In questa pagina trovi anche una spiegazione semplice delle formule e le formule da copiare e incollare in Excel, Fogli Google e Python
Scrivi i due valori che conosci tra la base, l’esponente e il risultato, e il terzo viene calcolato. Un numero negativo con un esponente decimale (per esempio (-4) elevato a 0,5) non si può calcolare, perché la risposta non è un numero reale.
A cosa serve questo calcolo?
Vedere quanto in fretta cresce il denaro con l’interesse composto (risparmio, investimenti e prestiti)
Con un interesse del 3% all’anno, dopo 10 anni il capitale diventa \(1{,}03^{10} \approx 1{,}344\) volte quello di partenza (circa 1,34 volte). L’interesse composto, in cui gli interessi producono altri interessi, è proprio una potenza: lo stesso fattore di crescita moltiplicato più e più volte. Il saldo di un prestito o di una carta di credito rateale cresce con la stessa formula. È la potenza che incontri più spesso nella vita di tutti i giorni e ti aiuta a pianificare il denaro con i numeri invece che a occhio.
Stimare quanto in fretta si moltiplicano i batteri (igiene degli alimenti)
In condizioni favorevoli, alcuni batteri si dividono circa una volta ogni 20 minuti. In 3 ore sono 9 divisioni, quindi 1 batterio diventa \(2^{9} = 512\) (una stima approssimativa in condizioni ideali di nutrienti e temperatura). Questa crescita esplosiva di una potenza è il motivo per cui gli alimenti non vanno lasciati a temperatura ambiente.
Calcolare come diminuiscono i farmaci e i materiali radioattivi (medicina e sicurezza)
La quantità di un farmaco nel corpo si dimezza a ogni emivita. Dopo 5 emivite resta \(0{,}5^{5} = 0{,}03125\) (circa il 3%) (la velocità reale cambia da persona a persona e con lo stato di salute). Il decadimento radioattivo segue esattamente la stessa formula. È la base per stimare «quanto ne resta» in medicina e nella protezione civile.
I computer e le dimensioni dei dati (potenze di 2)
I computer lavorano con combinazioni di due scelte, 0 e 1 (bit), quindi le potenze di 2 compaiono ovunque. 1 KB è tradizionalmente \(2^{10} = 1024\) byte (secondo il Sistema Internazionale sono 1000 byte; per i 1024 byte lo standard IEC usa il nome KiB), con 32 bit si possono rappresentare \(2^{32} = 4294967296\) (circa 4,3 miliardi) di configurazioni e un’immagine a colori pieni ha \(2^{24}\) (circa 16,78 milioni) di colori. Ingegneri e sviluppatori di videogiochi usano queste potenze ogni giorno.
Leggere correttamente una differenza di 1 nella magnitudo di un terremoto (protezione civile)
Un terremoto con la magnitudo più alta di 1 libera \(10^{1{,}5} \approx 31{,}6\) volte (circa 32 volte) l’energia, e uno con la magnitudo più alta di 2 ne libera \(10^{3} = 1000\) volte. Le potenze mostrano perché un terremoto di magnitudo 8 è molto più distruttivo di uno di magnitudo 7, anche se i numeri differiscono di 1 soltanto. Ti aiuta a leggere correttamente le notizie sulle catastrofi.
L’esponente è il «numero di volte da moltiplicare», scritto in piccolo in alto a destra del numero. Ricorda anche due regole: \(a^1 = a\) (usarlo una volta lo lascia com’è) e \(a^0 = 1\) (qualunque numero diverso da 0 elevato a 0 vale 1 per definizione). Con queste, gli esponenti negativi e frazionari delle prossime formule seguono in modo naturale.
Esponente negativo (\(a\) elevato a \(-n\))
Notazione matematica(la notazione abituale)
\(a^{-n}\)
\(=\)
\(1\)
\(\div\)
\(a^{n}\)
A parole(i simboli sostituiti da parole)
③\(a^{-n}\): a elevato a −n
\(=\)
①\(1\): l’1 di partenza
\(\div\)
②\(a^n\): potenza
La formula a parole
①Prendi l’\(1\): l’1 di partenza
②dividilo per la\(a^n\): potenza(\(a\) moltiplicato \(n\) volte)
③e ottieni\(a^{-n}\): a elevato a −n(il reciproco della potenza)
Un esempio semplice
2 elevato a −3 è
potenza −3 \(2^{-3}\)
\(=\)
\(1\): l’1 di partenza
\(\div\)
2 al cubo (8)
\(2^{-3} = 1 \div 2^{3} = 1 \div 8 = 0{,}125\)
L’idea chiave
Un esponente negativo significa «dividere», il contrario di «moltiplicare». È definito in modo che \(a^{n} \times a^{-n} = a^{n-n} = a^{0} = 1\), un’estensione naturale che è coerente con le proprietà delle potenze (formula 4).
Esponenti frazionari e decimali (\(a\) elevato a \(\frac{1}{n}\))
Notazione matematica(la notazione abituale)
\(a^{1/n}\)
\(=\)
\(\sqrt[n]{a}\)
A parole(i simboli sostituiti da parole)
②\(a^{1/n}\): a elevato a 1/n
\(=\)
①\(\sqrt[n]{a}\): radice n-esima di a
La formula a parole
①La\(\sqrt[n]{a}\): radice n-esima di aè «il numero che elevato a \(n\) dà \(a\)». Scritta con un esponente, è
②\(a^{1/n}\): a elevato a 1/n(un esponente frazionario o decimale è una radice)
Un esempio semplice
4 elevato a 0,5 (poiché \(0{,}5 = \frac{1}{2}\), è la radice quadrata) è
4 elevato a 0,5 \(4^{0{,}5}\)
\(=\)
radice quadrata di 4 \(\sqrt{4}\)
\(4^{0{,}5} = 4^{\frac{1}{2}} = \sqrt{4} = 2\)
L’idea chiave
Su una calcolatrice e in questa pagina, scrivi un esponente frazionario come numero decimale (0,5 per \(\frac{1}{2}\)). Un numero negativo con un esponente frazionario o decimale non si può calcolare, perché la risposta non è un numero reale (per esempio \((-4)^{0{,}5}\) sarebbe «un numero il cui quadrato è \(-4\)», e nessun numero reale lo è).
Proprietà delle potenze (moltiplicare significa sommare gli esponenti)
Notazione matematica(la notazione abituale)
\(a^{n}\)
\(\times\)
\(a^{m}\)
\(=\)
\(a^{n+m}\)
A parole(i simboli sostituiti da parole)
①\(a^n\): potenza
\(\times\)
②\(a^m\): potenza
\(=\)
③\(a^{n+m}\): potenza con gli esponenti sommati
La formula a parole
①Moltiplica la\(a^n\): potenza con la stessa base
②per la\(a^m\): potenza con la stessa basee somma gli esponenti per ottenere la
③\(a^{n+m}\): potenza
Un esempio semplice
2 al cubo × 2 elevato a 4 è
2 al cubo (8)
\(\times\)
2 alla quarta (16)
\(=\)
2 alla settima (128)
\(2^{3} \times 2^{4} = 2^{3+4} = 2^{7} = 128\)
L’idea chiave
«2 moltiplicato 3 volte» per «2 moltiplicato 4 volte» è 2 moltiplicato 7 volte in tutto. È l’idea che sta dietro alle proprietà delle potenze. Allo stesso modo, la divisione sottrae gli esponenti, \(a^{n} \div a^{m} = a^{n-m}\), e una potenza di una potenza li moltiplica, \((a^{n})^{m} = a^{nm}\).
Ricavare l’esponente (a quale potenza? logaritmi)
Notazione matematica(la notazione abituale)
\(n\)
\(=\)
\(\ln y\)
\(\div\)
\(\ln a\)
A parole(i simboli sostituiti da parole)
③\(n\): esponente
\(=\)
①\(\ln y\): logaritmo naturale del risultato
\(\div\)
②\(\ln a\): logaritmo naturale della base
La formula a parole
①Prendi il\(\ln y\): logaritmo naturale del risultato
②dividilo per il\(\ln a\): logaritmo naturale della base
③e ottieni l’\(n\): esponente(la potenza a cui elevi \(a\) per ottenere \(y\))
Un esempio semplice
La potenza di 2 che dà 1024 (la \(n\) in \(2^{n} = 1024\)) è
\(n\): esponente
\(=\)
logaritmo naturale di 1024 (circa 6,931)
\(\div\)
logaritmo naturale di 2 (circa 0,693)
Trovare «a quale potenza» si chiama calcolare un logaritmo. Il modo diretto di scriverlo è \(\log_2 1024\) (il logaritmo in base 2), ma la maggior parte delle calcolatrici scientifiche ha solo un tasto log (logaritmo decimale) e un tasto ln (logaritmo naturale). Quindi si ottiene lo stesso valore come «logaritmo del risultato ÷ logaritmo della base» (la formula del cambiamento di base). Puoi usare log oppure ln, purché sopra e sotto usi lo stesso.
Ricavare la base (il numero la cui potenza \(n\)-esima è \(y\), una radice)
Notazione matematica(la notazione abituale)
\(a\)
\(=\)
\(y\)\(1/n\)
A parole(i simboli sostituiti da parole)
③\(a\): base
\(=\)
①\(y\): risultato②\(\frac{1}{n}\): reciproco dell’esponente
La formula a parole
①Eleva il\(y\): risultato
②alla potenza del\(\frac{1}{n}\): reciproco dell’esponente(cioè fai la radice \(n\)-esima)
③e ottieni la\(a\): base
Un esempio semplice
Il numero il cui cubo è 125 (la \(a\) in \(a^{3} = 125\)) è
\(a\): base
\(=\)
risultato (125)reciproco dell’esponente (1/3)
«Il numero la cui potenza \(n\)-esima è \(y\)» (la radice \(n\)-esima di \(y\)) è esattamente l’esponente frazionario o decimale della formula 3. Se il risultato \(y\) è negativo, c’è una risposta solo quando l’esponente è dispari (per esempio \((-2)^5 = -32\), quindi il numero la cui quinta potenza è \(-32\) è \(-2\)). Una potenza di esponente pari non può mai essere negativa, quindi in quel caso non c’è soluzione.
Una potenza è «lo stesso numero (la base) moltiplicato per se stesso tante volte quante ne dice l’esponente». Un esponente negativo dà il reciproco, e un esponente frazionario o decimale dà una radice. Per fare il calcolo inverso, usa un logaritmo per trovare l’esponente e una radice (la potenza 1/n) per trovare la base.
Simboli e termini
Simboli
\(a\)
a (la base)
Il numero che si moltiplica per se stesso (la base). (Esempio - in 2 elevato a 5, è 2)
\(n\)
n (l’esponente)
Quante volte si moltiplica (l’esponente). Si scrive in piccolo in alto a destra del numero. (Esempio - in 2 elevato a 5, è 5)
\(a^n\)
a elevato a n
\(a\) moltiplicato per se stesso \(n\) volte (una potenza). (Esempio - \(2^5 = 2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2 = 32\))
\(y\)
ipsilon
In questa pagina, il risultato della potenza.
\(\sqrt[n]{a}\)
radice n-esima di a
Il numero che elevato alla \(n\)-esima potenza dà \(a\) (una radice). Scritto con un esponente, è uguale a \(a^{1/n}\).
\(\ln y\)
logaritmo naturale di y
Il logaritmo in base \(e\) (il numero di Nepero). Dice «\(e\) elevato a quale potenza dà \(y\)» e serve a ricavare un esponente.
\(e\)
e (numero di Nepero)
Una costante speciale, circa 2,71828. Descrive la crescita continua (il limite dell’interesse composto) e compare ovunque nell’analisi e nella statistica. In questa calcolatrice puoi scrivere «e» come base.
Termini
potenza (elevamento a potenza)
Moltiplicare lo stesso numero per se stesso più volte. L’operazione si chiama elevamento a potenza e il suo risultato si chiama potenza. «2 elevato alla terza» e «2 elevato alla potenza di 3» dicono la stessa cosa.
base
Il numero che si moltiplica per se stesso in una potenza. È la \(a\) in \(a^n\).
esponente
Il piccolo numero in alto a destra che dice quante volte si moltiplica. È la \(n\) in \(a^n\). Il suo significato è esteso a esponenti zero, negativi e frazionari.
proprietà delle potenze
L’insieme delle regole per lavorare con le potenze, come \(a^n \times a^m = a^{n+m}\) (moltiplicare significa sommare gli esponenti). Le regole per cui la potenza 0 dà 1 e un esponente negativo dà il reciproco sono scelte in modo da essere coerenti con queste proprietà.
radice n-esima
Un numero che elevato alla \(n\)-esima potenza dà il numero di partenza. Le radici quadrate e le radici cubiche ne sono esempi. È la stessa cosa di un esponente frazionario o decimale (la potenza \(1/n\)).
reciproco
1 diviso il numero (il numero per cui moltiplichi per ottenere 1). Il reciproco di 2 è 1/2. Si dice anche inverso. Un esponente negativo dà il reciproco della potenza.
logaritmo
Il numero che dice «a quale potenza della base si ottiene il numero obiettivo». È lo strumento per risalire all’esponente di una potenza.
numero di Nepero
La costante speciale \(e = 2{,}71828\ldots\). È la base del logaritmo naturale e compare ovunque c’è una crescita continua, come il limite dell’interesse composto in modo continuo. Si chiama anche numero di Eulero.
Cosa conviene sapere prima
Ecco che cosa ti aiuta a usare il calcolo di questa pagina capendolo davvero, e non solo premendo il pulsante.
Moltiplicazione (scuola primaria)
Saper moltiplicare lo stesso numero più e più volte
Calcoli con decimali e frazioni (scuola primaria)
Saper moltiplicare numeri decimali come \(0{,}5 \times 0{,}5\)
Saper passare da una frazione a un numero decimale, come \(\frac{1}{2}\) e 0,5
Il significato degli esponenti (scuola secondaria di primo grado, 11-14 anni)
Sapere che il piccolo numero in alto a destra (l’esponente) è «quante volte si moltiplica», come in \(2^3 = 2 \times 2 \times 2\)
Sapere che un numero negativo elevato a una potenza pari è positivo e a una potenza dispari è negativo (\((-2)^4 = 16\), \((-2)^5 = -32\))
Radici quadrate (scuola secondaria di primo grado, 11-14 anni)
Saper trovare «il numero il cui quadrato è il numero di partenza», come in \(\sqrt{4} = 2\)
Estensione degli esponenti e proprietà delle potenze (scuola secondaria di primo grado e secondo biennio della secondaria di secondo grado, 11-18 anni)
Sapere che la potenza 0 dà 1, un esponente negativo dà il reciproco e un esponente frazionario dà una radice
Saper semplificare i prodotti di potenze con la proprietà \(a^n \times a^m = a^{n+m}\)
Logaritmi (secondo biennio della scuola secondaria di secondo grado, 16-18 anni)
Sapere che un logaritmo trova «a quale potenza della base si ottiene il numero obiettivo» (serve per ricavare l’esponente)
Come calcolarlo con Excel
Copia tutta la tabella qui sotto e incollala nella cella A1 di Excel. Funziona così com’è.
Tabella per trovare una potenza (a elevato a n)
Base a
2
Esponente n
5
Potenza a^n
=B1^B2
Tabella per un esponente negativo
Base a
2
Esponente n (da usare come -n)
3
Potenza -n: a^(-n)
=B1^(-B2)
Lo stesso valore con il reciproco 1/a^n
=1/B1^B2
Tabella per un esponente frazionario o decimale (radice)
Base a
4
Esponente (come numero decimale)
0,5
a^0,5 (come la radice quadrata)
=B1^B2
Verifica con RADQ
=RADQ(B1)
Tabella per verificare le proprietà delle potenze (moltiplicare significa sommare gli esponenti)
Base a
2
Esponente n
3
Esponente m
4
a^n × a^m
=B1^B2*B1^B3
a^(n+m) (lo stesso valore)
=B1^(B2+B3)
Tabella per ricavare l’esponente (a quale potenza?)
Base a
2
Risultato y
1024
Esponente n (a elevato a quale potenza dà y)
=LOG(B2;B1)
Tabella per ricavare la base (il numero la cui potenza n-esima è y)
Esponente n
3
Risultato y
125
Base a (y elevato a 1/n)
=B2^(1/B1)
Dopo averla incollata, la colonna A contiene le etichette e la colonna B i numeri. Le righe in alto sono i dati da inserire e le formule delle ultime righe calcolano da sole a partire da essi. «^» è il simbolo della potenza, quindi «=B1^B2» moltiplica il valore di B1 per se stesso B2 volte. Per ricavare un esponente, usa la funzione LOG (=LOG(numero; base)). Per esempio, in B3 compare 32 nella prima tabella e 10 nella quinta tabella. Basta sostituire i numeri da inserire con i tuoi.
Come calcolarlo con Fogli Google
Copia tutta la tabella qui sotto e incollala nella cella A1 di Fogli Google. Funziona così com’è.
Tabella per trovare una potenza (a elevato a n)
Base a
2
Esponente n
5
Potenza a^n
=B1^B2
Tabella per un esponente negativo
Base a
2
Esponente n (da usare come -n)
3
Potenza -n: a^(-n)
=B1^(-B2)
Lo stesso valore con il reciproco 1/a^n
=1/B1^B2
Tabella per un esponente frazionario o decimale (radice)
Base a
4
Esponente (come numero decimale)
0,5
a^0,5 (come la radice quadrata)
=B1^B2
Verifica con RADQ
=RADQ(B1)
Tabella per verificare le proprietà delle potenze (moltiplicare significa sommare gli esponenti)
Base a
2
Esponente n
3
Esponente m
4
a^n × a^m
=B1^B2*B1^B3
a^(n+m) (lo stesso valore)
=B1^(B2+B3)
Tabella per ricavare l’esponente (a quale potenza?)
Base a
2
Risultato y
1024
Esponente n (a elevato a quale potenza dà y)
=LOG(B2;B1)
Tabella per ricavare la base (il numero la cui potenza n-esima è y)
Esponente n
3
Risultato y
125
Base a (y elevato a 1/n)
=B2^(1/B1)
Le formule sono le stesse di Excel (l’operatore ^ e le funzioni LOG e RADQ) e funzionano così come sono. Copia tutta la tabella, incollala nella cella A1 e sostituisci i numeri da inserire con i tuoi.
Come calcolarlo con Python
base = 2 # base (il numero da moltiplicare)
exponent = 5 # esponente (quante volte moltiplicare)
power = base ** exponent # potenza (base elevata all'esponente)
print(f"{base} elevato a {exponent}: {power}")
# --- Per il calcolo inverso (logaritmi e radici), usa il modulo math ---
import math
n = math.log(1024, 2) # ricava l'esponente: 2 elevato a quale potenza dà 1024
a = 125 ** (1 / 3) # ricava la base: il numero il cui cubo è 125 (radice cubica)
print(f"2 elevato a quale potenza dà 1024: {n}")
print(f"Il numero il cui cubo è 125: {round(a, 10)}")
Funziona con la sola libreria standard. «**» è l’operatore di potenza. Gli esponenti negativi (2 ** -3) e quelli decimali si scrivono così come sono, con il punto decimale invece della virgola. Ricavare la base può dare un piccolissimo errore di arrotondamento (per esempio 4,999…), quindi il risultato è arrotondato con round.
La formula in LaTeX e in altre notazioni matematiche (da copiare)
Sei un assistente di calcolo per le potenze e gli esponenti. Esegui i calcoli seguenti eseguendo davvero codice Python e basa la risposta solo sui numeri del risultato dell’esecuzione (non rispondere con il calcolo a mente né a intuito).
1. Trova 2 elevato a 5.
2. Trova la potenza di 2 che dà 1024 (l’esponente).
3. Trova il numero il cui cubo è 125 (la base).
Per ciascuno mostra le formule usate e i numeri del risultato dell’esecuzione.
Come si usa
1
Inserisci i numeri
Scrivi nei campi i numeri con cui vuoi fare il calcolo
2
Calcola
Fai clic sul pulsante «Calcola»
3
Guarda il risultato
Il risultato compare subito. Nella stessa pagina trovi anche lo svolgimento del calcolo e la spiegazione della formula
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Funzioni correlate
Probabilità di prove ripetute (n volte di fila, almeno una volta)
Eleva alla potenza n la probabilità di una prova per trovare la probabilità che accada n volte di fila o almeno una volta
Da frazione a numero decimale (numeratore ÷ denominatore, decimali periodici)
Trasforma una frazione in un numero decimale. Utile per trasformare un esponente frazionario (come 1/2) in decimale prima di scriverlo
Calcolatrice percentuale (percentuale, totale e parte)
Trova la percentuale, la parte o il totale dagli altri due
Convertitore di basi numeriche (binario, ottale, decimale ed esadecimale)
Converte tra binario, ottale, decimale ed esadecimale, usando le potenze di 2 e di 16 come valori posizionali
Calcolatrice del numero di cifre di una potenza (quante cifre ha 2^100?)
Trova quante cifre ha una potenza e la sua cifra iniziale, sia a mano con log₁₀ 2 ≈ 0,3010 sia con il calcolo esatto