内容正文:
8.1幂的运算
知识点详解
知识回顾:
·乘方:求n个相同因数a的积的运算,记作aP。
·幂:乘方运算的结果a称为幂。其中,a是底数,n是指数。
·示例:在23中,2是底数,3是指数,结果是8。
二、幂的运算四大法则
法则一:同底数幂的乘法
·符号语言:am.an=a+n(m,n都是正整数)
·文字语言:同底数幂相乘,底数不变,指数相加。
·核心理解:本质是“乘方的乘法”转化为“指数的加法”。
·示例:
·x5.x3=x5+3=x8
(-3)2×(-3)=(-3)2*5=(-3)7
法则二:幂的乘方
·符号语言:(a四”=amn(m,n都是正整数)
·文字语言:幂的乘方,底数不变,指数相乘。
·核心理解:本质是“乘方的乘方”转化为“指数的乘法”。
·△易混淆点:与同底数幂乘法区分!
·同底数幂乘法:am,an=a+n(底数相同的幂相乘)
·幂的乘方:(am”=amn(一个幂的乘方)
·示例:
·(y42=yk2=y8
[(a+b)=(a+b)5=(a+b25
法则三:积的乘方
·符号语言:(ab)”=ab2(n是正整数)
·文字语言:积的乘方,等于把积的每一个因式分别乘方,再把所得的幂相乘。
·核心理解:乘方的运算可以“分配”到积的每一个因式上。
·推广:(abc”=a%cn
·示例:
·(2x)=23.x3=8x3
·(-2xy2=(-2·x3.(y2=-8xy6(注意符号和幂的乘方)
法则四:同底数幂的除法
·符号语言:am÷an=am-n(a≠0,且m>n,m,n都是正整数)
·文字语言:同底数幂相除,底数不变,指数相减。
·核心理解:本质是“乘方的除法”转化为“指数的减法”。
·示例:
·a8÷a3=a8-3=a5
(-x÷(-x1=(-x=(-x3=-x3
三、四大法则的对比与总结
运算法则符号表示运算本质口诀记忆
同底数幂乘法am.an=a+n乘法→加法同底相乘,指数相加
幂的乘方(amP=amn乘方一乘法幂的乘方,指数相乘
积的乘方(ab)”=a6分配各因式积的乘方,分别乘方
同底数幂除法am÷an=a-除法→减法同底相除,指数相减
核心思想:所有幂的运算法则,最终都是为了简化运算,将复杂的幂运算转化为更简单的指
数间的运算(加、减、乘)。
四、法则的推广与规定
1.指数为零:
·根据同底数幂除法:am÷am=a-m=a。
·另一方面,任何非零数除以它本身等于1。
·规定:a0=1(a≠0)。即:任何不等于0的数的0次幂都等于1。
·例:(-5)°=1,(100元)°=1,但0°无意义。
2.指数为负整数(初步了解):
·根据同底数幂除法:a2÷a5=a25=a-3。
·另一方面,a2÷a5=京。
·规定:an=急(a≠0,n是正整数)。
·例:23=京=言。
五、综合运算的优先级与步骤
当多个法则混合运算时,遵循以下顺序:
1.先确定运算类型:识别题目是“积的乘方”、“幂的乘方”还是“同底数幂乘除”。
2.遵循运算顺序:
·先算积的乘方或幂的乘方。
·再算同底数幂的乘法或除法。
·有括号先算括号内。
3.化简要彻底:最终结果通常应化为最简形式:
·系数是数字。
·字母按指数从高到低排列。
·通常不含括号(单项式)。
通用解题步骤口诀:
一看底数,二看指数;
先乘方,后乘除;
系数计算,指数运算。
六、典型例题与易错警示
例1:基础法则应用
计算:(-2a26)3÷(4a46
解:
1先算积的乘方:(-2a2b)=(-2·(a2.b3=-8a63
2进行除法:-8a63÷(4a46习=(-8÷4)a6-4.b32=-2a26
例2:公式的逆用(重要思维)
已知am=3,a”=5,求a+n和a2m的值。
解:
·a+n=am.a”=3×5=15(逆用同底数幂乘法)
·a2m=(a四=32=9(逆用幂的乘方)
例3:易错题辨析
1.混淆法则:
错:x3.x2=x6(应x5,这是指数相加,不是相乘)
错:(x)=x5(应x6,这是指数相乘,不是相加)
2.忽略符号:
·计算:(-x2。错解:-x5或x6。
·正解:底数是-x2,3次方:(-x2=(-1·(x23=-1x6=-x5
3.忽略系数:
·计算:(2x。错解:2x3。
·正解:系数2也需要乘方:(2x=8x3。
一、单选题
1.下列运算不正确的是()
A.x2.x'=x
B.(x2)3=x
C.x3+x3=2x6
D.(-2x)3=-8x
2.设2"=3,2”=4,2P=12下列m,n,P三者之间的关系式正确的是()
A.m+n=p
B.m+p=2n
C.n2-mp=2
D.p+n=2n
3.计算a0÷a的结果为()
A.as
B.a
C.d
D.a
4.已知3x+5y-4=0,则8.32的值为()
A.8
B.16
C.32
D.64
则()
A.b<a<d<c
B.a<b<d<c
C.a<c<b<d
D.a<b<c<d
6.若水珠不断滴在一块石头上,经过40年,石头上会形成一个深约0.0000052cm的小洞.数
据0.0000052用科学记数法表示为()
A.5.2×10
B.5.2×106
C.5.2×10-7
D.52×10-7
7.若a>0,且a"=2,d=3,则am"的值为()
A.-1
B.1
3-2
8.若(-ab3=-ab5,则m,的值分别为()
A.9,5
B.3,5
C.5,3
D.3,12
二、填空题
9.若2x-y+2=0,则23.2÷22y=
10.计算:x2y2(x3y)3=_
11.为响应习近平总书记“坚决打赢关键核心技术攻坚战"的号召,某科研团队最近攻克了
12nm的光刻机难题,其中12nm=0.000000012m,则12nm用科学记数法表示为m
12.已知am=2,a”=3,则a2m-=
三、解答题
13.(1)已知5x-2y-2=0,求10x÷102y的值,
(2)若a·a”=a,a"÷a”=a,求wm的值.
14.计算:
(1x2°x
2x2)°-2x2y月
3-x2(-x2)月
4ab2)+(-3a2b4)2
15.(1)己知2x-5y+4=0,求41.32-y的值,
(2)己知(x-)*2=1,求所有满足条件的整数x的值.
16.(1)计算:420×(-0.25)21.
(2)若3=m,2”=n,用m,的代数式表示24.
17.计算:
1x2y°+(xy22.
2-4ab}2-8a2b+2(ab}2.
18.计算:
(1)(-y2)5.(-y3)2.(-y)8
(2[(m-n)3].[(n-m)-(m-n)23.
3)x2G4+(-3x3)2+(-2x2)3.
本题考查了同底数幂的乘法,幂的乘方与积的乘方,掌握相应的运算法则是解题的关键.(1)
先计算幂的乘方和积的乘方,再按照同底数幂相乘的法则求解即可;
19.在数学中,我们经常会运用逆向思考的方法来解决一些问题,例如:“已知α=4,
am+"=20,求a的值."这道题我们可以这样思考:逆向运用同底数幂的乘法公式,即
am+"=am.a”,所以20=4×a”,所以a”=5.
请你也利用逆向思考的方法解决下列问题:
(1)若am=12,am-"=6,求a的值:
2026
20.(1)已知a=3,a'a'=12,则求a'+a'的值;
(2)若8=2,80=3,求83a+2b的值
21.先化简,再求值:[5a.a2-(3a)2÷(a2)3]÷(2a2)2,其中a=-5.
22.已知:5m=4,5”=6,25P=9.
(1)求5m+"的值,
(2)写出m,n,p之间的数量关系,并说明理由,
23.己知m°=4,m=16,m=8.
(1)求n的值.
(2)求ma+b-c的值
24.己知2"=3,2”=9,22=81·
(1)求4"的值;
(2)求4*-p的值
25.按要求解答下列各小题
(1)已知10”=6,10”=2,求10"-"的值;
(2)已知8×2m÷16m=25,求m的值.
8.1 幂的运算
知识点详解
知识回顾:
· 乘方:求 n 个相同因数 a 的积的运算,记作 。
· 幂:乘方运算的结果称为幂。其中,a 是底数,n 是指数。
· 示例:在中,2 是底数,3 是指数,结果是 8。
二、 幂的运算四大法则
法则一:同底数幂的乘法
· 符号语言:(m, n 都是正整数)
· 文字语言:同底数幂相乘,底数不变,指数相加。
· 核心理解:本质是“乘方的乘法”转化为“指数的加法”。
· 示例:
法则二:幂的乘方
· 符号语言: (m, n 都是正整数)
· 文字语言:幂的乘方,底数不变,指数相乘。
· 核心理解:本质是“乘方的乘方”转化为“指数的乘法”。
· ⚠️ 易混淆点:与同底数幂乘法区分!
· 同底数幂乘法:(底数相同的幂相乘)
· 幂的乘方:(一个幂的乘方)
· 示例:
·
·
法则三:积的乘方
· 符号语言:(n 是正整数)
· 文字语言:积的乘方,等于把积的每一个因式分别乘方,再把所得的幂相乘。
· 核心理解:乘方的运算可以“分配”到积的每一个因式上。
· 推广:
· 示例:
·
· (注意符号和幂的乘方)
法则四:同底数幂的除法
· 符号语言:且 m > n,m, n 都是正整数)
· 文字语言:同底数幂相除,底数不变,指数相减。
· 核心理解:本质是“乘方的除法”转化为“指数的减法”。
· 示例:
·
·
三、 四大法则的对比与总结
运算法则 符号表示 运算本质 口诀记忆
同底数幂乘法乘法 → 加法 同底相乘,指数相加
幂的乘方 乘方 → 乘法 幂的乘方,指数相乘
积的乘方分配各因式 积的乘方,分别乘方
同底数幂除法 除法 → 减法 同底相除,指数相减
核心思想:所有幂的运算法则,最终都是为了简化运算,将复杂的幂运算转化为更简单的指数间的运算(加、减、乘)。
四、 法则的推广与规定
1. 指数为零:
· 根据同底数幂除法:
· 另一方面,任何非零数除以它本身等于 1。
· 规定:。即:任何不等于0的数的0次幂都等于1。
· 例:,但无意义。
2. 指数为负整数(初步了解):
· 根据同底数幂除法:。
· 另一方面,。
· 规定:, n是正整数)。
· 例:。
五、 综合运算的优先级与步骤
当多个法则混合运算时,遵循以下顺序:
1. 先确定运算类型:识别题目是“积的乘方”、“幂的乘方”还是“同底数幂乘除”。
2. 遵循运算顺序:
· 先算积的乘方或幂的乘方。
· 再算同底数幂的乘法或除法。
· 有括号先算括号内。
3. 化简要彻底:最终结果通常应化为最简形式:
· 系数是数字。
· 字母按指数从高到低排列。
· 通常不含括号(单项式)。
通用解题步骤口诀:
一看底数,二看指数;
先乘方,后乘除;
系数计算,指数运算。
---
六、 典型例题与易错警示
例1:基础法则应用
计算:
解:
例2:公式的逆用(重要思维)
已知 的值。
解:
· (逆用同底数幂乘法)
· (逆用幂的乘方)
例3:易错题辨析
1. 混淆法则:
2. 忽略符号:
3. 忽略系数:
---
一、单选题
1.下列运算不正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】本题考查指数运算的基本规则;根据同底数幂相乘、幂的乘方、合并同类项以及积的乘方的性质,逐一验证各选项.
【详解】对于选项A: ∵ ,∴ 正确;
对于选项B: ∵ ,∴ 正确;
对于选项C: ∵ ,∴ 不正确;
对于选项D: ∵ ,∴ 正确;
故选:C.
2.设,,下列三者之间的关系式正确的是()
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了同底数幂的乘法的逆用,幂的乘方的逆用,完全平方公式的应用.
由得,根据同底数幂的乘法的逆用,幂的乘方的逆用可得,再进一步分析即可.
【详解】解:∵,∴
∵
∴,即,A正确
对于B∶,但,故,所以B错误
对于C∶,不是常数,且不等于2,故C错误
对于D∶,而,所以,故D错误
故选A.
3.计算的结果为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了同底数幂的除法,根据同底数幂的除法法则,底数不变,指数相减进行计算即可.
【详解】解:∵ ,故选:A.
4.已知,则的值为 ( )
A.8 B.16 C.32 D.64
【答案】B
【分析】本题主要考查幂的乘方公式以及同底数幂的乘法公式,熟练掌握公式是解题的关键;
先利用幂的乘方法则把变为同底数幂相乘的形式,继而根据同底数幂的乘法法则得到,再根据,利用等式的性质得出,即可得出的值.
【详解】解:∵,,
∴,,
∴,
又∵,
∴,
∴,
故选:B.
5.若,,,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】本题主要考查了乘方、负整数指数幂、零指数幂运算和有理数比较大小,熟练掌握运算法则是解题的关键.
计算各表达式的值,然后比较大小即可.
【详解】解:∵,,,,
∴ ,,,,
∴.
故选:B.
6.若水珠不断滴在一块石头上,经过40年,石头上会形成一个深约的小洞.数据0.0000052用科学记数法表示为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】本题考查了科学记数法表示较小的数,掌握科学记数法的形式为是解题的关键.
将小数转化为科学记数法形式,确定满足的值,再根据小数点向右移动到第一个非的数字后,小数点移动了几位,就等于几,由此确定的值即可.
【详解】解:∵的小数点向右移动位得到,且满足,
∴.
故选:B.
7.若,且,,则的值为( )
A. B.1 C. D.
【答案】C
【分析】利用同底数幂的除法法则,将已知条件、代入公式直接计算.
【详解】解:根据同底数幂的除法法则:
将、代入得:
.
故选:C.
【点睛】本题考查了同底数幂的除法法则,解题关键是熟练掌握的变形,直接代入已知值计算即可.
8.若,则,的值分别为( )
A.9,5 B.3,5 C.5,3 D.3,12
【答案】B
【分析】先根据积的乘方与幂的乘方法则,对等式左边进行化简,再通过等式两边对应字母的指数相等,建立方程求出 m 和 n 的值,最后与选项进行比对.
【详解】解:∵ ,
又∵ ,
∴ .
∴ .
∴ 且 ,
∴ ,.
故选:B.
【点睛】本题考查了积的乘方与幂的乘方运算,解题关键是熟练掌握幂的运算法则,并通过指数相等建立方程求解.
二、填空题
9.若,则 .
【答案】
【分析】主要考查幂的混合运算,负整数指数幂,熟练掌握同底数幂的乘法法则和除法法则是解题的关键.
先运算,再化简方程,推出,代入即可求解.
【详解】解:∵,
又∵,
∴.
将代入得:.
故答案为:.
10.计算: .
【答案】
【分析】本题主要考查了积的乘方,同底数幂的乘法,熟练掌握其运算法则是解题的关键.先计算积的乘方,再计算同底数幂的乘法即可求解.
【详解】解:原式.
故答案为:.
11.为响应习近平总书记“坚决打赢关键核心技术攻坚战”的号召,某科研团队最近攻克了的光刻机难题,其中,则用科学记数法表示为
【答案】
【分析】本题主要考查了科学记数法,科学记数法的表现形式为的形式,其中,n为整数,确定n的值时,要看把原数变成a时,小数点移动了多少位,n的绝对值与小数点移动的位数相同,当原数绝对值小于1时n是负数;由此进行求解即可得到答案.
【详解】解:,
故答案为:.
12.已知,则 .
【答案】
【分析】本题考查了同底数幂除法及幂的乘方的逆用,准确的计算是解决本题的关键.
逆用同底数幂除法的运算法则,将表示为,再代入已知值计算即可.
【详解】解:由题意得,
,
故答案为:.
三、解答题
13.(1)已知,求的值.
(2)若,,求的值.
【答案】(1);(2)12
【分析】本题考查了同底数幂的乘除法法则、解二元一次方程组以及整体代入思想,解题关键是熟练运用幂的运算法则将式子变形,再结合已知条件进行整体代入或建立方程组求解.
(1)先从已知条件中得到的值,再利用同底数幂的除法法则,将转化为进行整体代入求值.
(2)根据同底数幂的乘法法则和除法法则,列出关于、的方程组,解出、后再计算的值.
【详解】解:(1)由,得,
∴.
(2)由题意,得,,
∴,
解得,
∴.
14.计算:
(1)
(2)
(3)
(4)
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【分析】本题考查了幂的乘方、积的乘方及同底数幂的乘法运算,解题的关键是熟练掌握幂的运算性质并正确应用符号法则.
(1)先根据幂的乘方计算,再依据同底数幂乘法计算乘积.
(2)分别用幂的乘方计算、积的乘方计算,再通过同底数幂乘法合并结果.
(3)分别用幂的乘方计算,再进行同底数幂乘法运算.
(4)分别用积的乘方计算,最后合并同类项.
【详解】(1)解:
;
(2)解:
;
(3)解:
;
(4)解:
.
15.(1)已知,求的值.
(2)已知,求所有满足条件的整数的值.
【答案】(1)8;(2)整数的值为或0或2
【分析】本题考查了幂的运算法则、整体代入思想以及乘方为的分类讨论思想,掌握幂的运算法则是解题的关键.
(1)考察幂的运算法则和整体代入思想,核心是将不同底数的幂统一为同底数,再结合已知条件整体代入求值;
(2)考察乘方结果为的分类讨论,需考虑“的任何次幂为”“的偶次幂为”“非零数的次幂为”三种情况,全面求解并验证条件.
【详解】解:(1)∵,
∴,
∴.
(2)①当,时,;
②当时,;
③当且为偶数时,.
综上所述,所有满足条件的整数的值为或或.
16.(1)计算:.
(2)若,,用,的代数式表示.
【答案】(1);(2)
【分析】本题考查了积的乘方逆运算、幂的乘方,掌握逆用积的乘方公式简化计算,以及通过分解底数将未知幂转化为已知幂的技巧是解题的关键.
(1)观察到与互为倒数,逆用积的乘方公式,将指数相同的部分合并,再计算剩余项;
(2)将分解为,再把转化为,结合已知条件用代换,最后整理成含的代数式.
【详解】解:(1)原式
.
(2)∵,,
∴.
17.计算:
(1).
(2).
【答案】(1)
(2)
【分析】本题考查了幂的乘方、积的乘方运算法则以及合并同类项,掌握幂的乘方,底数不变指数相乘,积的乘方等于各因式分别乘方再相乘,最后合并同类项是解题的关键.
(1)先对两个项分别运用积的乘方和幂的乘方法则展开,再合并同类项;
(2)先计算积的乘方展开所有项,再合并同类项得到最简结果.
【详解】(1)解:原式
.
(2)解:原式
.
18.计算:
(1).
(2).
(3).
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】
本题考查了同底数幂的乘法,幂的乘方与积的乘方,掌握相应的运算法则是解题的关键.(1)先计算幂的乘方和积的乘方,再按照同底数幂相乘的法则求解即可;
(2)先计算幂的乘方和积的乘方,然后将化为,再按照同底数幂相乘的法则求解即可;
(3)先计算同底数幂的乘法,幂的乘方,积的乘方,再合并同类项即可.
【详解】(1)解:原式
.
(2)解:原式
.
(3)解:原式
.
19.在数学中,我们经常会运用逆向思考的方法来解决一些问题,例如:“已知,,求的值.”这道题我们可以这样思考:逆向运用同底数幂的乘法公式,即,所以,所以.
请你也利用逆向思考的方法解决下列问题:
(1)若,,求的值;
(2)计算:.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据,变形计算即可;
(2)逆向应用积的乘方解答即可.
本题考查了公式的逆向应用,熟练掌握公式是解题的关键
【详解】(1)解:∵,,,
∴,
∴.
(2)解:
.
20.(1)已知,,则求的值;
(2)若,,求的值.
【答案】(1);(2)72
【分析】本题考查求代数式的值,以及同底数幂的乘方、乘法计算,熟练掌握对应公式是解题的关键.
(1)将代入,可求得的值,最后求出的值;
(2)由变形成,即可得出答案.
【详解】解:(1)∵,,
∴,
∴,
∴;
解:(2)∵,
∵,,
∴,
∴.
21.先化简,再求值:,其中.
【答案】,-25
【分析】本题考查了幂的运算,掌握幂的各类运算法则是解题的关键.
先根据幂的运算法则对代数式进行化简,然后将代入化简后的式子求值.
【详解】解:原式
.
当时,原式=.
22.已知:,,.
(1)求的值.
(2)写出m,n,p之间的数量关系,并说明理由.
【答案】(1)
(2),理由见解析
【分析】本题考查幂的运算;
(1)利用同底数幂的乘法即可求解;
(2)由可得,利用即可得结论.
【详解】(1)解:∵,,
又∵
∴.
(2)解:数量关系为,理由如下:
,
,
又,,,
即,
.
23.已知,,.
(1)求的值.
(2)求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】本题考查幂的乘方的逆运算,同底数幂乘除法的逆运算,熟练掌握幂的运算法则是解题的关键.
(1)根据幂的乘方的逆运算求解即可;
(2)根据同底数幂乘法和除法的逆运算法则求解即可.
【详解】(1)解:,
.
(2)解:,,,
.
24.已知,,.
(1)求的值;
(2)求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】本题考查幂的运算,熟练掌握相关运算法则,是解题的关键:
(1)逆用幂的乘方,进行计算即可;
(2)逆用幂的乘方和同底数幂的乘法和除法法则进行计算即可;
【详解】(1)解:,
;
(2)解:,,,
.
25.按要求解答下列各小题.
(1)已知,求的值;
(2)已知,求m的值.
【答案】(1)3
(2)
【分析】本题考查同底数幂的运算,熟练掌握相关运算法则,是解题的关键:
(1)逆用同底数幂的除法法则进行计算即可;
(2)逆用同底数幂的乘方,根据同底数幂的乘法和除法法则,进行计算即可.
【详解】(1)解:∵,
∴;
(2),
,
,
,
∴,
∴.
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