内容正文:
第10章 整式的乘法与除法
10.1 幂的运算
课时3 幂的乘方
1.了解幂的乘方的运算法则,熟练运用幂的乘方的运算法则进行实际计算.(重点)
2.掌握幂的乘方的运算法则的推导.(难点)
新课导入
观察与发现:
1.怎样列式呢?
地球可以近似地看作球体 , 半径约为 ,它的体积约为多少(结果精确到 )?
地球的半径为
球的体积公式
是 , 其中r是球的半径。
地球的体积为
2. 是什么运算呢?
积的乘方
活动一:设置情境,探究新知
地球可以近似地看作球体,半径约为,它的体积约为多少结果精确到?如何列算式?
新知探究:先来研究幂的乘方
思考:如何计算 ?
💡 思路解析
这是一个幂的乘方运算,我们可以拆解来看:
• 整体的底数是 ( ),整体的指数是 2。
• 它的含义是:2 个 相乘。
请尝试计算: = × = ?
1.7.2013
我们先从比较简单的部分入手,来研究什么是“幂的乘方”。比如,如何计算(10³)²?这表示的是2个10³相乘。
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探究发现:(10³)² 的计算
根据乘方的意义和同底数幂的乘法法则,得:
(10³)² = 10³ × 10³= 103 + 3= 10⁶
1.7.2013
我们来推导一下。(10³)²就是10³乘以10³,根据同底数幂的乘法法则,底数不变,指数相加,结果就是10的6次方。大家观察一下,原来的指数3和2,在结果中变成了6,这中间有什么规律呢?
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新课讲授
思考与交流:
1.如何计算 呢?
根据积的乘方 , 得
是什么运算呢?
幂的乘方
根据乘方的意义 , 得
幂
乘方
根据乘同底数幂相乘 , 得
新课讲授
思考与交流:
2.计算下列各式,结果写成幂的形式 。
(1)观察式子,你有什么发现?
幂的乘方
(2)有什么运算规律呢?
底数不变
指数相乘
根据球的体积公式,地球的体积约为.
如何计算?
根据积的乘方可知,其中是幂的乘方运算. 根据乘方的意义和同底数幂的乘法,
得.
由此可以求出地球的体积约为.
计算下列各式,结果写成幂的形式:
;;.
继续探究:(a³)²
💡 思考:如何计算 (a³)²?
根据乘方的意义和同底数幂的乘法法则:
(a³)²= a³ · a³ = =
🔍 观察与发现规律
观察计算过程,指数发生了什么变化?
(a³)² = =
💡 核心逻辑
把幂的乘方运算转化为我们已经学过的“同底数幂的乘法”来解决,利用旧知识推导新知识,是数学学习的重要方法。
📝 初步结论
幂的乘方,底数保持不变,指数进行相乘。用字母表示即为:
= (m, n 为正整数)
1.7.2013
我们再用字母来验证一下。(a³)²等于a³乘以a³,结果是a的6次方。我们发现,原来的指数3和2相乘,正好得到了结果的指数6。这就得到了幂的乘方法则:底数不变,指数相乘。
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推导:的一般形式
思考问题:我们如何推导幂的乘方公式= 成立呢?
STEP 01 · 乘方的意义
表示 n 个 相乘:
= ··…·
STEP 02 · 同底数幂的乘法
根据同底数幂的乘法法则,底数不变,指数相加:
= (n个m)
STEP 03 · 乘法的意义
指数相加的和等于指数相乘:
=
结论:幂的乘方,底数不变,指数相乘。即
= (m, n 为正整数)
1.7.2013
现在,我们来推导一般形式。(aᵐ)ⁿ就是n个aᵐ相乘,根据同底数幂的乘法法则,结果是a的(m+m+...+m)次方,一共有n个m相加,也就是a的mn次方。
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新课讲授
思考与交流:
3. 当m、n为正整数时,如何计算 ?
乘方的意义
同底数幂相乘
证明:
新课讲授
符号语言:
幂的乘方,底数不变,指数相乘。
幂的运算性质:
概括与表达:
观察上面的算式以及运算结果,你能发现什么规律?
当为正整数时,
.
个
个
通过上面的探究过程,能用文字语言概括幂的乘方的运算性质吗?
幂的乘方,底数不变,指数相乘,即为正整数.
注意:式子中的字母可以表示数,单项式或多项式.
幂的乘方法则
对于任意底数 a 和任意正整数 m、n,有:
=
文字描述
幂的乘方,底数不变,指数相乘。
关键解读
● “底数不变”:乘方运算中,原来的底数 a 保持不变,不要与积的乘方混淆。
● “指数相乘”:原来的指数 m 和 n 相乘,得到新的指数 mn,注意是指数之间相乘,而非相加。
概括与表达
1.7.2013
通过刚才的推导,我们得到了幂的乘方法则:(aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ。用文字描述就是:幂的乘方,底数不变,指数相乘。这个法则非常重要,请大家务必牢记。这里要特别提醒大家注意两点:第一,底数是保持不变的,不要在计算时错误地把底数也乘方了;第二,是指数相乘,不是相加,这一点很容易和同底数幂的乘法法则搞混,大家一定要区分清楚。
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新知探究:再来研究积的乘方
思考:如何计算 ?
积的乘方概念拆解
1. 运算类型:这是典型的积的乘方运算。
2. 构成要素:该式的底数是2b(由数字因数2和字母因数b组成的积),指数是3。
3. 意义转化:根据乘方的定义, 表示3个 2b相乘。
即: = 2b ·2b · 2b
1.7.2013
掌握了幂的乘方,我们再来解决开头问题中的另一个难点——积的乘方。比如,如何计算(2b)³?这表示的是3个2b相乘。我们来看看这个式子的结构:它的底数不再是单独的数字或字母,而是“2”与“b”的乘积,这就是“积的乘方”的典型特征。大家可以尝试从乘方的定义出发,把它展开来计算,看看能发现什么规律。
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例3
典例分析
解:
计算 :
例4
典例分析
解:
计算 :
活动二:知识迁移与运用
例 计算:
.
解:.
.
.
推导:(ab)ⁿ 的一般形式
核心思路:利用乘方的意义与乘法交换律、结合律,将积的乘方转化为幂的乘法。
STEP 01 · 乘方的意义
表示 n 个 (ab) 相乘:
(ab)ⁿ =(ab)·(ab)·…·(ab)
(共 n 个因式)
STEP 02 · 乘法运算律
运用交换律与结合律重组:
=(a·a·…·a) · (b·b·…·b)
( n 个 a 相乘) ( n 个 b 相乘)
STEP 03 · 还原乘方形式
根据乘方定义,最终可得:
= aⁿbⁿ
法则: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。
(ab)ⁿ = aⁿbⁿ (n 为正整数)
1.7.2013
同样地,我们来推导积的乘方的一般形式。(ab)ⁿ就是n个ab相乘,通过乘法交换律和结合律,我们可以把n个a和n个b分别相乘,得到aⁿbⁿ。
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积的乘方法则
对于任意底数 a、b 和任意正整数 n,有:
(ab)ⁿ = aⁿbⁿ
文字描述
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。
关键解读
● “分别乘方”:括号里的每一个因式(a 和 b)都要进行 n 次方运算,不要遗漏任何一个因式。
● “再相乘”:将每个因式分别乘方后的结果(aⁿ 和 bⁿ)进行相乘,得到最终结果。
概括与表达
1.7.2013
这样,我们就得到了积的乘方法则:(ab)ⁿ = aⁿbⁿ。用文字描述就是: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。这个法则同样非常重要。
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巩固练习
练习
计算:
解:
. 通过今天的学习,你又掌握了什么运算性质?它的内容是什么?
. 在今天的学习过程中,你都用到了哪些数学思想方法?
课堂小结
有什么感受?
3
还有什么疑惑吗?
1
通过本节课的学习,掌握了哪些知识?
2
观察、交流、归纳、转化、类比
幂的乘方,底数不变,指数相乘。
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