乘方

乘方

求n個相同因數乘積的運算,叫做乘方,乘方的結果叫做冪(power)。其中,a叫做底數(base number),n叫做指數(exponent)。當aⁿ看作a的n次乘方的結果時,也可讀作“a的n次冪”或“a的n次方”。 一個數都可以看作自己本身的一次方,指數1通常省略不寫。在寫分數和負數的n次方時要加括弧。四則運算順序:先乘方,再括弧(先小括弧,再中括弧,最後大括弧),接乘除,尾加減。 計算一個數的小數次方,如果那個小數是有理數,就把它化為 (即分數)的形式。特別的,除0以外的任何數的0次方均等於1。0的非正指數冪沒有意義。

基本信息

定義

求n個相同因數乘積的運算,叫做乘方,乘方的結果叫做冪(power)。其中,a叫做底數(base number),n叫做指數(exponent),當aⁿ看作a的n次乘方的結果時,也可讀作“a的n次冪”或“a的n次方”。

註:下面的討論中,底數均不為0。

常用公式

同底數冪法則

同底數冪相乘除,原來的底數作底數,指數的和或差作指數。  

乘方 乘方
乘方 乘方

例如:

乘方 乘方

1) ;

乘方 乘方

2) ;

乘方 乘方

3)

推導示例:

乘方 乘方

設 中,m=2,n=4,那么

乘方 乘方
乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

正整數指數冪法則

乘方 乘方
乘方 乘方

,其中 *(即k為正整數)

指數為0冪法則

乘方 乘方
乘方 乘方
乘方 乘方

,其中 , *

推導:

乘方 乘方
乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

=1

負整數指數冪法則

乘方 乘方
乘方 乘方
乘方 乘方

,其中 , *

推導:

乘方 乘方
乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

正分數指數冪法則

乘方 乘方
乘方 乘方
乘方 乘方
乘方 乘方

,其中 , , *(即m,n為正整數)

負分數指數冪法則

乘方 乘方
乘方 乘方
乘方 乘方
乘方 乘方
乘方 乘方

,其中, , , , *

推導:

乘方 乘方
乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

乘方 乘方

=1/

乘方 乘方

=

乘方 乘方
乘方 乘方

分數指數冪時,當 *, 且 時,則該數在實數範圍內無意義

特別地,0的非正數指數冪沒有意義 

平方差

兩數和乘兩數差等於它們的平方差。

用字母表示為:

乘方 乘方

推導:

乘方 乘方
乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

分數的乘方法則

乘方 乘方
乘方 乘方

證明:

乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

冪的乘方法則

冪的乘方,底數不變,指數相乘

用字母表示為:

乘方 乘方

乘方 乘方

特別指出

積的乘方

積的乘方,先把積中的每一個因數分別乘方,再把所得的冪相乘

用字母表示為:

乘方 乘方

這個積的乘方法則也適用於三個以上乘數積的乘方。如:

乘方 乘方

同指數冪乘法

同指數冪相乘,指數不變,底數相乘

用字母表示為:

乘方 乘方

完全平方

兩數和(或差)的平方,等於它們的平方的和加上(或者減去)它們的積的2倍

用字母表示為:

乘方 乘方

我們一般把它叫作 完全平方公式

立方差

乘方 乘方

多項式平方

乘方 乘方

二項式

艾薩克·牛頓發現了 二項式。二項式是乘方里的複雜運算。右圖為二項式計算法則。一般來說,二項式的各項係數按排列順序也可以這樣表示:

乘方 乘方

1

1 1

1 2 1

1 3 3 1

1 4 6 4 1

1 5 10 10 5 1

…… …… ……

這就是著名的 楊輝三角

有理數乘方的符號法則

(1)負數的偶次冪是正數,負數的奇數冪是負數。

( 2)正數的任何次冪都是正數。

(3)0的任何正數次冪都是0。

速算

有些較特殊的數的平方,掌握規律後,可以使計算速度加快,現介紹如下。

由n個1組成的數的平方

我們觀察下面的例子。

1²=1

11²=121

111²=12321

1111²=1234321

11111²=123454321

111111²=12345654321

……

由以上例子可以看出這樣一個規律;求由n個1組成的數的平方,先由1寫到n,再由n寫到1,即:

11…1 (n個1)²=1234…(n-1)n(n-1)…4321

注意:其中n只占一個數位,滿10應向前進位,當然,這樣的速算不宜位數過多。

由n個3組成的數的平方

我們仍觀察具體實例:

3²=9

33²=1089

333²=110889

3333²=11108889

33333²=1111088889

由此可知:

33…3 (n個3)² = 11…11[ (n-1)個1] 0 88…88[ (n-1)個8] 9

個位是5的數的平方

把a看作10的個數,這樣個位數字是5的數的平方可以寫成;(10a+5)²的形式。根據完全平方式推導;

乘方 乘方
乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

乘方 乘方

=

由此可知: 個位數字是5的數的平方,等於去掉個位數字後,所得的數與比這個數大1的數相乘的積,後面再寫上25。

科學記數法

乘方 乘方
乘方 乘方
乘方 乘方
乘方 乘方

一個絕對值大於等於1的數可以寫成(其中,,且n為正整數)的形式叫做科學記數法 例如: 、

乘方 乘方
乘方 乘方
乘方 乘方
乘方 乘方

當是負整數指數冪的時候,絕對值小於1的數也可以用科學記數法表示。例如: ,即絕對值小於1的數也可以用科學記數法表示為 的形式,其中 , 是正整數。

任何非0實數的0次方都等於1。  

pascal語言實現自然數乘方

注意:只能用於求底數、指數均為自然數,且冪不大於2147483647的乘方運算,否則會出錯.

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