Учебник
Алгебра, 7 класс

Степень: основание, показатель. Свойства, формулы.

Квадрат      числа (выражения) - умножить это число (выражение) на само себя.              $a^2=a\cdot a$

Куб       числа (выражения) - умножить это число (выражение) на само себя три раза.       $b^3=b\cdot b\cdot b$

Степенью      называется   выражение вида   $a^n$          $a$ - основание степени.      $n$ - показатель степени.    

Основанием степени          может быть любое число , а также числовое или алгебраическое выражение.

Показателем степени          могут быть натуральные и дробные числа, а также любые алгебраические выражения.

Степени c натуральным показателем         Натуральной   n- ой степенью a-числа называется

$a^n=a\cdot a\cdot......\cdot a$             произведение на самого себя      $n$     - раз.

$a^0=1$         число в нулевой степени равно 1 .               $a^1=a$        число в первой степени равняется самому себе.

$a^2=a\cdot a$    число, выражение во второй степени - это число, помноженное само на себя: Квадрат числа.

$a^3=a\cdot a\cdot a$ число, выражение в третьей степени - это число, помноженное само на себя $3$   раза: Куб числа.

$a^7=a\cdot a\cdot a\cdot a\cdot a\cdot a\cdot a$      $7$ раз помноженное само на себя , получим 7-ую степень числа: "a в 7-ой степени" ..

Степень - удобная запись произведения нескольких одинаковых множителей. Также, как произведение = сумма одинаковых.

Пример 1:        Вычислить степени, упростить ...

$6^4=6\cdot6\cdot6\cdot6=36\cdot36=2376$

$\left(-\frac{2}{7}\right)^4=-\frac{2}{7}\cdot\left(-\frac{2}{7}\right)\cdot\left(-\frac{2}{7}\right)\cdot\left(-\frac{2}{7}\right)=\frac{16}{49\cdot49}=\frac{16}{2401}$

$(-10)^3=(-10)\cdot (-10)\cdot (-10)=-1000$

$\frac{1}{3}\cdot\frac{1}{3}\cdot\frac{1}{3}\cdot\frac{1}{3}\cdot\frac{1}{3}\cdot\frac{1}{3}\cdot\frac{1}{3}= \left(\frac{1}{3}\right)^7$

$0,5\cdot0,5\cdot0,5\cdot0,5\cdot0,5\cdot0,5$      представляется как степень     $\left(0,5\right)^6$

$\left(-3\right)\cdot\left(-3\right)\cdot\left(-3\right)\cdot\left(-3\right)\cdot\left(-3\right)=\left(-3\right)^5$

$(3a)^4=(3a)\cdot (3a)\cdot (3a)\cdot (3a)=(3\cdot 3\cdot 3\cdot 3)\cdot (a\cdot a\cdot a\cdot a)=81\cdot a^4$

Свойство:         $a^m\cdot a^n=a^{m+n}$     При умножении степеней с одинаковыми основаниями   показатели складываются.

Пример 2:        $10^2\cdot10^3$     умножение степеней

распишем обе степени по определению    $\left(10\cdot10\right)\cdot\left(10\cdot10\cdot10\right)=10\cdot10\cdot10\cdot10\cdot10$

получилось $5$ раз на само себя - это и есть степень с основанием $10$ и показателем 5   . значит,   $10^5$

$10^2\cdot10^3=10^5$   ;           $\left(\frac{2}{3}\right)^{12}\cdot\left(\frac{2}{3}\right)^3=\left(\frac{2}{3}\right)^{15}$            ;        $6^4\cdot6^3\cdot6^2=6^9$ ;        $y^a\cdot y^3=y^{a+3}$

Свойство:              $a^m:a^n=a^{m-n}$      При делении степеней с одинаковыми основаниями    показатели вычитаются.

Пример 3:        $10^5:10^3$       деление степеней

опираясь на свойство, мы можем расписать наше делимое   $10^5=10^{5-3}\cdot10^3$

разделим обе части на $10^3$ :      $10^5:10^3=10^{5-3}\cdot10^3:10^3$ . В делимом 5 десяток. В делителе 3 десятки. Осталось ..?

$10^5:10^3=10^2$ ;      $\left(\frac{1}{7}\right)^{10}:\left(\frac{1}{7}\right)^3=\left(\frac{1}{7}\right)^7$ ;         $\left(-2,5\right)^5:\left(-2,5\right)^3=\left(-2,5\right)^2$ ;        $a^x:a^2 = a^{x-2}$

Свойство:         $\left(a^m\right)^n=a^{m\cdot n}$     При возведении степени в степень   показатели степеней перемножаются.

Пример 4:         $\left(3^2\right)^3$     куб от квадрата

распишем основание степени по определению   $3^2\cdot3^2\cdot3^2$ ;   сумму одинаковых слагаемых

в показателе можно заменить произведением      $3^{2\cdot3}$ . Всего троек будет   $3$ * $2$    раза .

$\left(3^2\right)^3=3^6$ ;             $\left(\left(0,2\right)^2\right)^2=\left(0,2\right)^4$ ;                   $\left(x^4\right)^5=x^{20}$

Свойство:          $\left(a\cdot b\right)^n=a^n\cdot b^n$     При возведении в степень произведения надо возводить каждый множитель.

Пример 5:        $\left(3\cdot2\right)^2$           произведение в квадрате.

распишем основание степени по определению   $\left(3\cdot2\right)\cdot\left(3\cdot2\right)$ ;

по сочетательному закону переставим    $\left(3\cdot3\right)\cdot\left(2\cdot2\right)$ ; произведения заменим $3^2\cdot2^2$

$\left(3\cdot2\right)^2=3^2\cdot2^2$ ;               $\left(\frac{1}{3}\cdot8\cdot2\right)^2=\left(\frac{1}{3}\right)^2\cdot8^2\cdot2^2$ ;                      $\left(2a\right)^3=8\cdot a^3$

Свойство:      $\left(\frac{a}{b}\right)^n=\frac{a^n}{b^n}$         При возведении в степень дроби, возводится числитель и знаменатель.

Пример 6:        $\left(\frac{3}{5}\right)^2$       дробное число в квадрат

распишем основание степени по определению $\left(\frac{3}{5}\right)\cdot\left(\frac{3}{5}\right)$ ;   по правилу умножения дробей

$\frac{3\cdot3}{5\cdot5}$ ;   числитель и знаменатель каждое заменим степенью     $\frac{3^2}{5^2}$

$\left(\frac{3}{5}\right)^2=\frac{3^2}{5^2}$ ;     $\left(\frac{11}{137}\right)^{15}=\frac{11^{15}}{137^{15}}$ ;                  $\left(\frac{x}{5}\right)^3=\frac{x^3}{125}$              $\left(\frac{ax}{b}\right)^5=\frac{a^5\cdot x^5}{b^5}$

Пример 7:        Упростить        $\frac{\left(z^2\right)^6z^6}{\left(z^5\right)^3}=\frac{z^{2\cdot6}\cdot z^6}{z^{5\cdot3}}=z^{12+6-15}=z^3$.

  • Надо быть "зрячим" - видеть где какую формулу можем применить.
  • Действуем "Шаг за шагом" : применяем формулу и смотрим заново - теперь что можно сделать?
  • Видим степень в степени ... превращаем в единую степень.
  • Видим умножение степеней ... превращаем в единую степень со сложенным показателем.
  • Видим деление степеней ... превращаем в единую степень с вычитанием показателей.

Пример 8:       Примеры применения различных свойств, формул степеней:

$\frac{3^6\cdot3^{10}}{3^6\cdot3^7\cdot3^2}=\frac{3^{6+10}}{3^{6+7+2}}=3^{16}:3^{15}=3^{16-15}=3^1=3$

$a^7\cdot a^5\cdot\left(a^2\right)^4=a^{7+5}\cdot a^{2\cdot4}=a^{12}\cdot a^8=a^{20}$

$\left(\frac{5^3}{6^2}\right)^4\cdot\left(\frac{2}{5}\right)^5\cdot\left(\frac{3}{5}\right)^7=\left(\frac{5^{3\cdot4}}{6^{2\cdot4}}\right)\cdot\left(\frac{2^5}{5^5}\right)\cdot\left(\frac{3^7}{5^7}\right)=\left(\frac{5^{12}}{6^8}\right)\cdot\frac{2^5\cdot3^{5+2}}{5^{5+7}}=\frac{5^{12}\cdot2^5\cdot3^5\cdot3^2}{5^{12}\cdot6^{5+3}}=\frac{\left(2\cdot3\right)^5\cdot3^2}{6^5\cdot6^3}=\frac{6^5\cdot3^2}{6^5\cdot\left(2\cdot3\right)^3}=\frac{3^2}{2^3\cdot3^3}=\frac{1}{8\cdot3^1}=\frac{1}{24}$

$\frac{2^5\cdot5^{22}-2\cdot5^{21}}{25^{10}}=\frac{2^{4+1}\cdot5^{21+1}-2\cdot5^{21}}{\left(5^2\right)^{10}}=\frac{2\cdot5^{21}\cdot\left(2^4\cdot5-1\right)}{5^{20}}=2\cdot5\cdot\left(16\cdot5-1\right)=10\cdot79=790$

$2^{4n+5}:2^{n+2}=2^{4n+5-\left(n+2\right)}=2^{4n+5-n-2}=2^{3n+3}=2^{3\left(n+1\right)}=\left(2^3\right)^{n+1}=8^{n+1}$

Интерактивная Доска:

Упражнения, примеры: