Конспект "Степени. Свойства степеней" - УчительPRO
Степени. Свойства степеней

Степени. Свойства степеней.

Ключевые слова конспекта: степень с натуральным показателем, основание степени, показатель степени, возведение в степень, дисперсия, умножение и деление степеней, свойства степеней.



Произведение 7 • 7 • 7 • 7 • 7 записывают короче: 75. Выражение вида 75 называют пятой степенью числа 7 (читают: «семь в пятой степени»). В записи 75 число 7, которое означает повторяющийся множитель, называют основанием степени, а число 5, показывающее, сколько раз этот множитель повторяется, называют показателем степени.

Умножим 75 на 73:
75 • 73 = (7 • 7 • 7 • 7 • 7) • (7 • 7 • 7) = 7 • 7 • 7 • 7 • 7 • 7 • 7 • 7 = 78.
Показатель степени увеличился на 3. Естественно считать, что 7 = 71. Вообще считают, что первой степенью числа является само число. Например, 181 = 18, 1041 = 104.

Степень с натуральным показателем

✅ Определение. Степенью числа а с натуральным показателем n, большим 1, называют выражение аn, равное произведению n множителей, каждый из которых равен а.
Степенью числа а с показателем 1 называют выражение а1, равное а.

По определению

Запись аn читается так: «а в степени n» или «n-я (энная) степень числа а». Для второй и третьей степеней числа используют специальные названия: вторую степень числа называют квадратом, а третью степень — кубом.

Возведение в степень

Нахождение n-й степени числа а называют возведением в n-ю степень.

 Пример 1. Возведём число -3 в четвёртую и пятую степени:
 (-3)4 = (-3) • (-3) • (-3) • (-3) = 81;
 (-3)5 = (-3) • (-3) • (-3) • (-3) • (-3) = -243.

Из свойств умножения следует, что:

  •  при возведении нуля в любую степень получается нуль;
  •  при возведении положительного числа в любую степень получается положительное число;
  •  при возведении отрицательного числа в степень с чётным показателем получается положительное число, а при возведении отрицательного числа в степень с нечётным показателем — отрицательное число.

 Пример 2. Возведём число 6,1 в седьмую степень, воспользовавшись калькулятором.  Для этого надо выполнить умножение:
 6,1 • 6,1 • 6,1 • 6,1 • 6,1 • 6,1 • 6,1.
Калькулятор позволяет выполнять возведение в степень проще, не повторяя основание степени и знак умножения. Для того чтобы возвести число 6,1 в седьмую степень, достаточно ввести число 6,1, нажать клавишу УМНОЖИТЬ и шесть раз нажать клавишу РАВНО . Получим, что 6,17 = 314274,28.

При вычислении значений числовых выражений, не содержащих скобки, принят следующий порядок действий: сначала выполняют возведение в степень, затем умножение и деление, далее сложение и вычитание.

 Пример 3. Найдём значение выражения -62 + 64 : (-2)5.  Последовательно находим:
1) 62 = 36;
2) (–2)5 = –32;
3) 64 : (–32) = –2;
4) –36 + (–2) = –38.

 Пример 4. Найдём множество значений выражения 5 • (–1)n + 1 + 2, где n N.
Если n — нечётное число, то (-1)n + 1 = 1; тогда 5 • (-1)n + 1 + 2 = 5 • 1 + 2 = 7.
Если n — чётное число, то (-1)n + 1 = -1; тогда  5 • (-1)n + 1 + 2 = 5 • (-1) + 2 = -5 + 2 = -3.
Множество значений данного выражения: {-3; 7}.

В рассмотренном примере было указано, что n  N. Условимся в дальнейшем такое указание опускать и считать, что если показатель степени содержит переменную, то значениями этой переменной являются натуральные числа.

Дисперсия

Степень с натуральным показателем широко используется в естествознании для вычисления различных характеристик. Например, в статистике, для того чтобы узнать, как числа некоторой выборки расположены по отношению к среднему арифметическому этой выборки, используют отклонения, их квадраты и среднее арифметическое квадратов отклонений — дисперсию.

 Пример 5. Дана выборка: 4, 6, 7, 8, 10. Среднее арифметическое этой выборки равно 7. Тогда отклонения вариант данной выборки от среднего арифметического равны: 4 – 7 = –3, 6 – 7 = –1, 7 – 7 = 0,8 – 7 = 1, 10 – 7 = 3, т. е. мы получили ещё один набор чисел — отклонения каждой варианты выборки от среднего арифметического. По новой выборке (–3; –1; 0; 1; 3) можно судить о том, насколько близки к среднему арифметическому числа исходного набора. Но поскольку сумма отклонений равна нулю, то и среднее арифметическое этой новой выборки также равно нулю. Поэтому для дальнейших исследований исходного набора находят квадраты отклонений и их среднее арифметическое

Полученное число и есть дисперсия исходной выборки.

Умножение степеней

Представим произведение степеней а5 и а2 в виде степени:
а5 • а2 = (а • а • а • а • а) • (а • а) = а • а • а • а • а • а • а = а7.
Мы получили степень с тем, же основанием и показателем, равным сумме показателей множителей. Подмеченное свойство выполняется для произведения любых двух степеней с одинаковыми основаниями.

Если а — произвольное число, m и n — любые натуральные числа, то аm • аn = аm+ n

Докажем это. Из определения степени и свойств умножения следует, что

Доказанное свойство называется основным свойством степени. Оно распространяется на произведение трёх и более степеней. Это нетрудно показать с помощью таких же рассуждений.

Из основного свойства степени следует правило:

  • чтобы перемножить степени с одинаковыми основаниями, надо основание оставить тем же, а показатели степеней сложить.

Деление степеней

Представим теперь в виде степени частное степеней а8 и а3, где а ≠ 0. Так как а3 • а5 = а8, то по определению частного а8 : а3 = а5.

Мы получили степень с тем же основанием и показателем, равным разности показателей делимого и делителя. Такое свойство выполняется для частного любых степеней с одинаковыми основаниями, не равными нулю, у которых показатель делимого больше показателя делителя.

Если а — произвольное число, не равное нулю, m и n — любые натуральные числа, причём m > n, то аm : аn = аm — n, где а ≠ 0, m ≥ n

Докажем это. Умножим аm — n на аn, используя основное свойство степени:
am – n • an = a(m – n) + n = am – n + n = am

Из доказанного свойства следует правило:

  • чтобы выполнить деление степеней с одинаковыми основаниями, надо основание оставить тем же, а из показателя делимого вычесть показатель делителя.

Степень с нулевым показателем

Мы рассматривали степени с натуральными показателями. Введём теперь понятие степени с нулевым показателем.

✅ Определение. Степенью числа а, где а ≠ 0, с нулевым показателем называется выражение а0, равное 1.

Например, 50 = 1;   (–6,3)0 = 1. Выражение 00 не имеет смысла.

 

Степени. Свойства степеней


Это конспект по математике на тему «Степени. Свойства степеней». Выберите дальнейшие действия:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Send this to a friend