内容正文:
第2章 有理数的运算
依据浙教版《义务教育教科书·数学》七年级上册(2024年版新教材)编写,供复习备考使用。
一、章知识概览
【学习内容】本章在第1章有理数的基础上,系统学习有理数的运算,共七节:2.1有理数的加法;2.2有理数的减法;2.3有理数的乘法;2.4有理数的除法;2.5有理数的乘方;2.6有理数的混合运算;2.7近似数。内容从运算法则到运算律,再到混合运算与近似数,是整个代数运算的奠基章节。
【考点地位】本章是数与代数领域的运算基础,有理数四则运算、乘方、科学记数法、近似数与精确度均为高频考点,常与数轴、绝对值、温度与海拔等实际情境结合考查,运算的正确率与符号判断是得分关键。
【学习目标】①理解有理数加、减、乘、除、乘方的运算法则,能正确、熟练地进行有理数运算;②理解并能运用加法与乘法的运算律简化运算;③掌握有理数的混合运算顺序;④会用科学记数法表示绝对值较大的数;⑤理解准确数与近似数,能按精确度取近似值。
【知识结构图】按“章→节→核心知识点”三层呈现如下。
章
节
核心知识点
第2章 有理数的运算
2.1 有理数的加法
同号/异号加法法则;互为相反数与0的加法;加法交换律、结合律
2.2 有理数的减法
减去一个数等于加上这个数的相反数
2.3 有理数的乘法
乘法法则;倒数;乘法交换律、结合律、分配律
2.4 有理数的除法
除法法则;除以一个数等于乘这个数的倒数
2.5 有理数的乘方
底数、指数、幂;幂的符号规律;科学记数法
2.6 有理数的混合运算
先乘方,再乘除,最后加减;括号先算
2.7 近似数
准确数与近似数;精确度(四舍五入)
二、核心公式定理
【速查表】集中列出本章法则与公式,复习时逐条对照教材原文。
名称
公式
说明
同号两数相加
+5++3=+8
取相同符号,绝对值相加
异号两数相加
+5+−2=+3
取绝对值较大加数的符号,大绝对值减小绝对值
加法交换律
a + b = b + a
交换加数位置,和不变
加法结合律
(a + b) + c = a + (b + c)
前两数或后两数先加,和不变
减法法则
a − b = a + (−b)
减变加,再取相反数
乘法法则
−3×−2=+6
同号得正,异号得负,绝对值相乘;任何数与0相乘得0
乘法交换律
a × b = b × a
交换因数位置,积不变
乘法结合律
(a × b) × c = a × (b × c)
前两数或后两数先乘,积不变
分配律
a × (b + c) = a × b + a × c
分别相乘再相加
除法法则
−6÷2=−3
同号得正,异号得负,绝对值相除;0除以非0数得0;除以一个数等于乘其倒数
乘方
an
n个相同因数a相乘;a为底数,n为指数,结果叫幂
幂的符号规律
−3²=9;−3³=−27
正数任何次幂为正;负数奇次幂为负、偶次幂为正;0的正整数次幂为0
科学记数法
6500000=6.5×10⁶
写成a与10的幂相乘,其中1≤a<10
混合运算顺序
先乘方,再乘除,最后加减;括号先算
同级运算从左到右
三、考点知识梳理
(一)2.1 有理数的加法
【同号两数相加】一般地,同号两数相加有下面的法则:同号两数相加,取与加数相同的符号,并把绝对值相加。
【异号两数相加】一般地,异号两数相加有下面的法则:异号两数相加,取绝对值较大的加数的符号,并用较大的绝对值减去较小的绝对值。另外,有理数相加还有以下法则:互为相反数的两个数相加得0;一个数同0相加,仍得这个数。
【加法交换律】两个数相加,交换加数的位置,和不变。a + b = b + a。
【加法结合律】三个数相加,先把前两个数相加,或者先把后两个数相加,和不变。(a + b) + c = a + (b + c)。合理运用运算律,把正数、负数分别结合,或把互为相反数的数先相加,可简化运算。
图1 (+5)+(+3)=+8在数轴上的表示
图2 (−2)+(−4)=−6在数轴上的表示
(二)2.2 有理数的减法
【减法法则】一般地,有理数的减法有如下法则:减去一个数,等于加上这个数的相反数。上述法则也可以表示成a − b = a + (−b)。做减法时,先把减号变成加号、把减数变成它的相反数,再按加法计算。
(三)2.3 有理数的乘法
【乘法法则】一般地,我们有以下有理数的乘法法则:两数相乘,同号得正,异号得负,并把绝对值相乘。任何数与零相乘,积为零。
【倒数】若两个有理数的乘积为1,就称这两个有理数互为倒数。正数的倒数是正数,负数的倒数是负数,0没有倒数。
【乘法运算律】在有理数运算中,乘法的交换律、结合律和分配律同样成立。乘法交换律:两个数相乘,交换因数的位置,积不变。a × b = b × a;乘法结合律:三个数相乘,先把前两个数相乘,或者先把后两个数相乘,积不变。(a × b) × c = a × (b × c);分配律:一个数与两个数的和相乘,等于把这个数分别与这两个数相乘,再把积相加。a × (b + c) = a × b + a × c。
(四)2.4 有理数的除法
【除法法则】一般地,我们有以下有理数的除法法则:两数相除,同号得正,异号得负,并把绝对值相除;零除以任何一个不等于零的数都得零。
【除法与乘法的关系】一般地,有理数的乘法与除法之间有以下关系:除以一个数(不等于零),等于乘以这个数的倒数。
(五)2.5 有理数的乘方
【乘方的概念】一般地,在数学上我们把n个相同的因数a相乘的积记作an,即n个a连乘。这种求几个相同因数的积的运算叫作乘方,乘方的结果叫作幂。在an中,a叫作底数,n叫作指数,an读作“a的n次方”或“a的n次幂”。一个数可以看作这个数本身的一次方,指数1通常省略不写;二次方也叫作平方,三次方也叫作立方。
【幂的符号规律】由于幂就是相同的因数相乘,根据有理数乘法法则可知:正数的任何次幂都是正数;负数的奇次幂是负数,负数的偶次幂是正数;0的正整数次幂还是0。
【科学记数法】我们经常遇到一些较大的数,为读写方便,常用带一位整数的数与10的乘方的乘积来表示。这种把一个数表示成a(1≤a<10)与10的幂相乘的积的形式,叫作科学记数法。负数也可以类似表示。
(六)2.6 有理数的混合运算
【混合运算法则】一般地,有理数混合运算的法则是:先算乘方,再算乘除,最后算加减。如有括号,先进行括号里的运算。同级运算从左到右依次进行;能运用运算律的要先用运算律简化。
(七)2.7 近似数
【准确数与近似数】与实际完全符合的数称为准确数。与实际接近的数称为近似数。对近似数,人们常需知道它的精确度。一个近似数四舍五入到哪一位,就说这个近似数精确到哪一位。
四、重点知识记忆方法
【记忆口诀】同号相加号不变,绝对值加最关键;异号相加大减小,大数符号跟着走;减变加来反号拿,除变乘倒不害怕;乘方先算莫乱序,科学记数写a乘10的幂,a在1到10间。
【对比记忆】加法与减法、乘法与除法互为逆运算;加法交换律、结合律与乘法交换律、结合律形式相似,分配律是乘法对加法的分配。
运算
符号法则
转化方向
减法
减号变加号,减数变相反数
减法→加法
除法
除号变乘号,除数变倒数
除法→乘法
乘方
负奇为负,负偶为正
乘方→相同因数连乘
【易混对比】底数带括号与不带括号不同:(−3)²=(−3)×(−3)=9,而−2²=−(3×3)=−9;前者底数是−3,后者底数是3。
五、解题方法总结
题型1 有理数的加、减、乘、除运算
【解题方法】①先定符号(同号得正、异号得负),再算绝对值;②减法先变加法(取相反数),除法先变乘法(取倒数);③多个数连算时,把互为相反数、能凑整的数先结合。
【数学思想】转化与化归思想:把减法转化为加法、把除法转化为乘法,未知问题化归为已知运算。
题型2 有理数的乘方与混合运算
【解题方法】①先算乘方,特别注意负数乘方的括号;②再算乘除,最后算加减;③有括号先算括号内,能用运算律的先简算。
【数学思想】程序化与分层思想:按“乘方→乘除→加减”分层,逐层确定符号与绝对值。
题型3 科学记数法与近似数
【解题方法】①科学记数法:整数位数减1即10的指数,写成a与10的幂相乘(1≤a<10);②近似数精确到哪一位,就看四舍五入到那一位;③实际问题中按要求保留位数。
【数学思想】估算与对应思想:把大数与10的幂对应,把近似值与精确位对应。
六、易错点清单
【清单】逐条对照自查,重点防符号与顺序错误。
易错点
正确做法
异号相加符号判断错(把和的符号取成绝对值小者)
和的符号取绝对值较大加数的符号
减法只变减号、忘了减数变相反数
减号变加号的同时,减数必须变成它的相反数
把−3平方误算成 9(误当 (−3)平方)
−3平方=−(3×3)=−9;负数乘方要加括号才是整体乘方
混合运算先算加减后算乘方
严格先乘方,再乘除,最后加减;括号最优先
科学记数法写成 65×10的5次幂(a≥10)
须满足1≤a<10,650000=6.5×10的6次幂
0作除数、或认为0有倒数
0不能作除数,0没有倒数;0除以非0数得0
七、高频考点速记
①同号相加取同号、绝对值相加;异号相加取大绝对值符号、大减小。
②减去一个数等于加上这个数的相反数:a−b=a+(−b)。
③两数相乘除,同号得正、异号得负,绝对值相乘除。
④除以一个不等于0的数,等于乘这个数的倒数。
⑤乘方:正数任何次幂为正,负数奇次幂为负、偶次幂为正。
⑥混合运算:先乘方,再乘除,最后加减;括号先算。
⑦科学记数法:把数写成a与10的幂相乘,其中1≤a<10。
⑧与实际完全符合的数是准确数,与实际接近的数是近似数;四舍五入到哪一位就精确到哪一位。
八、学情自测
(一)选择题
1.计算(−3)+(−5)的结果是( )
A.−2 B.2 C.−8 D.8
2.计算(−2)×3的结果是( )
A.−6 B.6 C.−5 D.5
3.计算(−6)÷(−2)的结果是( )
A.3 B.−3 C.4 D.−4
4.计算(−3)²的结果是( )
A.−6 B.6 C.−9 D.9
5.计算−2²的结果是( )
A.4 B.−4 C.2 D.−2
6.计算(−1)¹⁰⁰的结果是( )
A.−1 B.1 C.−100 D.100
7.230 000用科学记数法表示为( )
A.23×10⁴ B.2.3×10⁵ C.2.3×10⁴ D.0.23×10⁶
8.下列各数中,与−2互为倒数的是( )
A.2 B.−2 C. D.−
9.计算7−(−3)的结果是( )
A.4 B.−4 C.10 D.−10
10.计算(−1)+(−2)×3的结果是( )
A.−9 B.−7 C.−5 D.−6
11.近似数1.57精确到( )
A.十分位 B.百分位 C.千分位 D.个位
12.下列运算正确的是( )
A.(−3)−(−5)=−8 B.(−3)+(−5)=8 C.(−3)×(−5)=15 D.(−15)÷(−3)=−5
13.冬季某一天,某地最高气温5℃,最低气温−3℃,这天最高气温比最低气温高( )
A.−8℃ B.8℃ C.−2℃ D.2℃
(二)填空题
14.−5的相反数是________;|−5|=________。
15.用科学记数法表示:6 500 000=________。
16.计算:(−2)³=________;(−1)⁷=________。
(三)解答题
17.计算:(−6)²×(−)−2³。
18.某冷库室温为−2℃,一部制冷机组使室温每小时下降4℃,3小时后冷库的室温为多少摄氏度?
九、参考答案
(一)选择题
1.【答案】C
解题步骤:
①同号两数相加,取相同符号(负号),绝对值相加3+5=8,故(−3)+(−5)=−8。
【知识点睛】同号两数相加,取与加数相同的符号,再把绝对值相加;异号相加则取绝对值较大加数的符号,用大绝对值减小绝对值。
2.【答案】A
解题步骤:
①异号两数相乘得负,绝对值2×3=6,故(−2)×3=−6。
【知识点睛】异号两数相乘得负、同号得正,再把绝对值相乘;任何数与零相乘,积都为零。
3.【答案】A
解题步骤:
①同号两数相除得正,绝对值6÷2=3,故(−6)÷(−2)=3。
【知识点睛】两数相除同号得正、异号得负,再把绝对值相除;除以一个不等于0的数等于乘它的倒数。
4.【答案】D
解题步骤:
①(−3)²=(−3)×(−3)=9,负数偶次幂为正。
【知识点睛】乘方先看指数奇偶:负数的偶次幂为正、奇次幂为负;注意底数是否带括号,带括号与不带括号意义不同。
5.【答案】B
解题步骤:
①−2²=−(2×2)=−4,注意底数是2。
【知识点睛】负2的平方表示2的平方的相反数,底数是2不是负2,结果为负4;底数带负号时结果才为正4。
6.【答案】B
解题步骤:
①(−1)的偶次幂为1,100是偶数,故(−1)¹⁰⁰=1。
【知识点睛】负1的偶次幂为1、奇次幂为负1;判断时先数指数是奇数还是偶数,不要只看负号。
7.【答案】B
解题步骤:
①230 000整数位数为6,指数为5,写成2.3×10⁵,满足1≤a<10。
【知识点睛】科学记数法写成a与10的幂相乘,其中a的整数位数只有一位;10的指数等于原数整数位数减1。
8.【答案】D
解题步骤:
①乘积为1的两个数互为倒数,−2×(−)=1,故倒数是−。
【知识点睛】乘积为1的两个数互为倒数;正数的倒数为正、负数的倒数为负,0没有倒数。
9.【答案】C
解题步骤:
①减去一个数等于加上它的相反数,7−(−3)=7+3=10。
【知识点睛】减去一个数等于加上这个数的相反数:先把减号变加号、减数变成它的相反数,再按加法法则运算。
10.【答案】B
解题步骤:
①先乘除后加减:(−2)×3=−6,再(−1)+(−6)=−7。
【知识点睛】混合运算先乘除后加减:先算乘法负2乘3得负6,再算负1加负6;有括号要先算括号内的。
11.【答案】B
解题步骤:
①1.57的末位7在百分位,即精确到百分位。
【知识点睛】近似数四舍五入到哪一位就精确到哪一位;1.57的末位7在百分位,故精确到百分位。
12.【答案】C
解题步骤:
①逐项判断:A应为2,B应为−8,D应为5,只有C(−3)×(−5)=15正确。
【知识点睛】逐项核对符号与绝对值:同号得正、异号得负,减法先变加相反数、除法先变乘倒数,再判断对错。
13.【答案】B
解题步骤:
①最高比最低高5−(−3)=5+3=8(℃)。
【知识点睛】温差用最高温减最低温,减去负数等于加上它的相反数:5减负3等于5加3,得8(℃)。
(二)填空题
14.【答案】5;5
解题步骤:
①只有符号不同的两个数互为相反数,−5的相反数是5;②负数的绝对值是它的相反数,|−5|=5。
【知识点睛】相反数成对出现,绝对值非负;0的相反数与绝对值都是0。
15.【答案】6.5×10⁶
解题步骤:
①6 500 000是7位整数,指数为6;②写成6.5×10⁶,满足1≤6.5<10。
【知识点睛】10的指数等于原数整数位数减1。
16.【答案】−8;−1
解题步骤:
①(−2)³=(−2)×(−2)×(−2)=−8;②(−1)的奇次幂为−1,7是奇数,故(−1)⁷=−1。
【知识点睛】负数奇次幂为负、偶次幂为正;−1的幂次看指数奇偶。
(三)解答题
17.【答案】−2
解题步骤:
①先算乘方:(−6)²=36,2³=8;②算括号:−=−=;③再算乘法:36×=6;④最后相减:6−8=−2。
【知识点睛】混合运算严格分层:乘方→括号→乘除→加减。
18.【答案】3小时后冷库的室温为−14℃
解题步骤:
①每小时下降4℃记为−4℃,3小时共下降(−4)×3=−12(℃);②初始−2℃,故−2+(−12)=−14(℃)。
【知识点睛】实际问题先规定正负方向,再用有理数乘法与加法列式。
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