степень числа что это

Что такое степень числа

Обращаем ваше внимание, что в данном разделе разбирается понятие степени только с натуральным показателем и нулём.

Понятие и свойства степеней с рациональными показателями (с отрицательным и дробным) будут рассмотрены в уроках для 8 класса.

Итак, разберёмся, что такое степень числа. Для записи произведения числа самого на себя несколько раз применяют сокращённое обозначение.

Вместо произведения шести одинаковых множителей 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 пишут 4 6 и произносят «четыре в шестой степени».

4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 = 4 6

Выражение 4 6 называют степенью числа, где:

В общем виде степень с основанием « a » и показателем « n » записывается с помощью выражения:

Исключение составляют записи:

Конечно, выражения выше можно читать и по определению степени:

Степенью числа « а » с показателем n = 1 является само это число:
a 1 = a

Любое число в нулевой степени равно единице.
a 0 = 1

Ноль в любой натуральной степени равен нулю.
0 n = 0

Единица в любой степени равна 1.
1 n = 1

Выражение 0 0 (ноль в нулевой степени) считают лишённым смысла.

При решении примеров нужно помнить, что возведением в степень называется нахождение числового или буквенного значения после его возведения в степень.

Пример. Возвести в степень.

Возведение в степень отрицательного числа

Основание степени (число, которое возводят в степень) может быть любым числом — положительным, отрицательным или нулём.

При возведении в степень положительного числа получается положительное число.

При возведении нуля в натуральную степень получается ноль.

При возведении в степень отрицательного числа в результате может получиться как положительное число, так и отрицательное число. Это зависит от того чётным или нечётным числом был показатель степени.

Рассмотрим примеры возведения в степень отрицательных чисел.

Из рассмотренных примеров видно, что если отрицательное число возводится в нечётную степень, то получается отрицательное число. Так как произведение нечётного количество отрицательных сомножителей отрицательно.

Если же отрицательное число возводится в чётную степень, то получается положительное число. Так как произведение чётного количество отрицательных сомножителей положительно.

Квадрат любого числа есть положительное число или нуль, то есть:

Обратите внимание!

При решении примеров на возведение в степень часто делают ошибки, забывая, что записи (−5) 4 и −5 4 это разные выражения. Результаты возведения в степень данных выражений будут разные.

Вычислить (−5) 4 означает найти значение четвёртой степени отрицательного числа.

В то время как найти « −5 4 » означает, что пример нужно решать в 2 действия:

Пример. Вычислить: −6 2 − (−1) 4

Порядок действий в примерах со степенями

Вычисление значения называется действием возведения в степень. Это действие третьей ступени.

Если в выражении есть скобки, то сначала в указанном выше порядке выполняют действия в скобках, а потом оставшиеся действия в том же порядке слева направо.

Для облегчения решения примеров полезно знать и пользоваться таблицей степеней, которую вы можете бесплатно скачать на нашем сайте.

Для проверки своих результатов вы можете воспользоваться на нашем сайте калькулятором «Возведение в степень онлайн».

Источник

Числа. Степень числа.

То есть вместо умножения шести одинаковых множителей 5х5х5х5х5х5 пишут 5 6 и говорят «пять в шестой степени».

Действия, с помощью которых произведение равных множителей сворачивают в степень, называют возведением в степень.

В общем виде степень с основанием «a» и показателем «n» записывается так

Возвести число a в степень n – значит найти произведение n множителей, каждый из которых равен а

Если основание степени «а» равно 1, то значение степени при любом натуральном n будет равно 1. Например, 1 5 =1, 1 256 =1

Если возвести число «а» возвести в первую степень, то получим само число a: a 1 = a

Особыми считают вторую и третью степень числа. Для них придумали названия: вторую степень называют квадратом числа, третью – кубом этого числа.

-при нахождении степени положительного числа получается положительное число.

-при вычислениях нуля в натуральной степени получаем ноль.

— при вычислении степени отрицательного числа в результате может получиться как положительное число, так и отрицательное число. Это зависит от того чётным или нечётным числом был показатель степени.

Если решить несколько примеров на вычисление степени отрицательных чисел, то получится, что если мы вычисляем нечётную степень отрицательного числа, то в результате будет число со знаком минус. Так как при умножении нечётного количество отрицательных сомножителей получаем отрицательное значение.

Если же мы рассчитываем четную степень для отрицательного числа, то в результате будет положительное число. Так как при умножении чётного количества отрицательных сомножителей получаем положительное значение.

Свойства степени с натуральным показателем.

Чтобы умножить степени с одинаковыми основаниями мы основания не меняем, а показатели степеней складываем:

Чтобы разделить степени с одинаковыми основаниями основание не меняем, а показатели степеней вычитаем:

При расчетах возведения степени в степень основание не меняем, а показатели степеней умножаем друг на друга.

например: (2 3 ) 2 = 2 3·2 = 2 6

Если необходимо рассчитать возведение в степень произведения, то в эту степень возводится каждый множитель

При выполнении расчетов по возведению в степень дроби мы в данную степень возводим числитель и знаменатель дроби

Последовательность выполнения расчетов при работе с выражениями содержащими степень.

При выполнении расчетов выражений без скобок, но содержащих степени, в первую очередь производят возведение в степень, потом действия умножение и деление, и лишь потом операции сложения и вычитания.

Если необходимо вычислить выражение содержащие скобки, то сначала в указанном выше порядке делаем вычисления в скобках, а потом оставшиеся действия в том же порядке слева направо.

Очень широко в практических вычислениях для упрощения расчетов используют готовые таблицы степеней.

Источник

Основные определения и свойства степеней в математике

Время чтения: 30 минут

В предложенном материале мы подробно будем изучать степени, их свойства. И постараемся весь изученный материал усвоить на примерах.

В этой статье мы подробно изучим, что такое степень числа. Разберемся и охарактеризуем определения степени числа. При этом выучим все существующие в математике показатели степени. Начиная от натурального числового показателя, заканчивая рациональным показателем.

Весь материал попутно будем рассматривать, и закреплять на конкретных примерах.

Перед тем, как приступить к изучению основных свойств степеней, разберем следующие основные определения, которые нам понадобятся в процессе всего изучения материала определения:

Степень числового значения — это перемноженные между собой одинаковые значения.

Разберем данное определение на примерах:

Левую часть равенства можно упростить. Для начала указать множитель, который повторяется, и обозначить количество его повторений. Повторяющийся множитель в данном случае это 2. Дублируется он три и шесть раз соответственно. Поэтому над двойкой записываем 3 и 6:

Формулировка выражений звучит следующим образом:

Основание выражения степени — это числовое или буквенное значение, которое повторяется в выражении не однократно.

В вышеизложенных выражениях — это число два.

Показатель степени — это значение, которое отображает, количество повторений основания степени.

В примере, мы видим, что число 5 и 6 повторяется три раза, так как степень, в которую нужно возвести число равняется трем.

Если степень, будет иметь иное значение. Например: 7, то показатель степени будет равняться семи.

Иными словами, приведенный расчет называется приведением в степень.

Например: нам необходимо определить произведение пяти одинаковых чисел, каждый из них равен 3, то правильно будет сказано, что число 3 возводится в пятую степень:

Видим, что число три в пятой степени равняется числу 243.

Для закрепления разберем еще несколько простых примеров.

Пример 1.

Пример 2.

Пример 3

Степени, так же подразделяются на:

В алгебре, да и, в общем, в математике, степень, как правило, имеет четыре основных свойства:

В данном уроке, мы поочередно разберемся с каждым свойством, его особенностями расчетов. Закрепим материал на конкретных примерах с применением числовых данных.

Свойство степени с натуральным показателем и особенности вычисления

Натуральный показатель степени имеет следующие свойства:

а) Главное свойство:

Равенство является верным при любых значениях m и n. И действительном значении а.

Равенство мы разберем на конкретном числовом примере:

Мы имеем две степени с основание четыре.

Натуральные показатели имеют значения три, и пять соответственно.

Составим равенство, подставляя числовые значения:

4 3 x4 5 =(4·4·4)(4·4·4·4·4)=64×1024=65536 или 4 8 =4·4·4·4·4·4·4·4=65536

Решив равенство, мы получаем: 4 3 4 5 =4 8

Тем самым, мы видим, что равенство доказано.

Также, используя свойство умножения, можно обобщить свойства. Если в равенстве представлены от трех и более степеней. Натуральные числа обозначим m1, m2.

Составим несколько равенство, подставляя числовые значения, для лучшего усвоения:

(2) 2 (2) 3 (2) 3 (2) 4 =(2) 2+3+3+4 =(2) 12

(3) 2 (3) 3 (3) 3 (3) 4 =(3) 2+3+3+4 =(3) 12

(5) 2 (5) 3 (5) 3 (5) 4 =(5) 2+3+3+4 =(5) 12

б) Свойство частных степени, когда основания имеют одинаковые значения

Свойство частных имеет следующий вид, в виде равенства:

Оно справедливо при любых натуральных значений n и m, любом значении x, кроме нуля. Значение основания, нельзя принимать равным нулю. В противном случае при расчете, придется делить на ноль, что по правилам математики недопустимо.

Так же, есть еще одно условие: значение n должно быть больше, значения m. После вычета должно получится положительное число.

Для доказательства условия, составим равенство:

x n-m x m =x (n-m)+m =x n

Преобразовав равенство, мы можем вывести следующий пример:

Для наглядности, подставим числовые значения:

в) Произведение степеней

Степень произведения можно выразить в виде равенства:

Равенство можно преобразовать в следующей вид:

(xy) m =(xy)(xy). (xy), количество множителей равно числовому значению степени.

Рассмотрим несколько равенств с числовыми значениями:

— Вариант для положительных значений:

— Вариант для дробей:

— Вариант отрицательных значений:

г) Возведение частного в натуральную степень.

Составим равенство для доказательства данного свойства.

Должны соблюдаться следующие условия:

Для доказательств равенства распишем пример:

Для закрепления знаний, решим несколько примеров, заменяя буквенные значения числовыми.

д) Принцип возведения степени в степень

(2 5 ) 4 =2 5 x 4 =2 20

Также, данное свойство, может быть выражено и несколькими степенями, в виде:

((((x n ) b ) a ) m =x n·x·b·a·m

Для решения равенства, такого типа, необходимо перемножить между собой значение степеней.

((((32) 3 ) 4 ) 2 =3 2342 =3 48

((((5) 3 ) 4 ) 2 =5 2342 =5 48

((((12) 3 ) 4 ) 6 =3 2346 =3 192

е) Принципы равенства и неравенства.

Данный принцип звучит следующим образом: большее значение имеет степень, у которой значение основания степени большее или наоборот.

Например:

x 2 2 или подставив числовые значения, образует вид: 4 5 5

Еще несколько примеров для закрепления, с разными числовыми значениями:

Как видно из примеров, равенство верно, в том случае если значение основания больше.

Принцип неравенства считается верным, если одна степень больше значения другой, а основание больше нуля, но не меньше единицы. То есть, числовое значение должно быть положительным.

Степень с целым показателем и ее свойства

После того как мы определили степень числа с натуральным показателем, мы можем дальше продолжать расширять знания о степени и перейти к степени числа, показателем которой является любое число, в том числе и отрицательное и ноль. Из этого следует, чтобы оставались правильными все свойства степени, потому что натуральные числа являются составляющей целых чисел.

Степень с целым показателем — это степень, когда любое целое число, является показателем.

Натуральный вид степени тоже является степенью с целым показателем, потому что натуральные числовые значения так же являются целыми числами.

Для степеней с целыми положительными показателями, свойства аналогичны, как и для натуральных показателей.

Рассмотрим основные свойства степеней с целыми показателями.

Рассмотрим следующую последовательность степеней:

3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7

Продолжим решать значения с отрицательными степенями:

Теперь определим степени с натуральным значением и с нулем.

Расчеты приведены в таблице 1

Таблицы 1. Расчет степени с натуральными показателями и с нулем

Если вычисление положительных значений и нуля, особых трудностей не вызывает. А что делать с отрицательными показателями? На этот вопрос мы ответим далее.

При возведении в положительную степень, как правило, число имеет большее значение. А вот при вычислении в отрицательной степени, результат будет иметь меньшее значение.

Если для примера взять число z, и начать поочередно увеличивать его степень, то в результате мы увидим поочередность чисел, где последующее число меньше следующего в z раз.

Для примера, возьмем число 4.Начало расчета возьмем ноль и будем поочередно повышать степень. Далее найдем значение при вычислении.

Расчеты приведены в таблицу 2.

Таблицы 2. Расчет степени с натуральными показателями.

Получили перечень чисел, в котором каждое число больше предыдущего числа в четыре раза. Тогда правильно предположить, что число, которое имеет значение больше единицы, будет в четыре раза больше единицы.

Предыдущее за числом 1/4 должно быть в два раза меньше. Чтобы его получить разделим 1/4 на 2.

Отсюда следует, что 1/4>1/16 в четыре раза.

Выполняя деление на четыре определим значения других степеней с целыми отрицательными показателями:

Расчеты приведены в таблицу 3.

Таблицы 3. Расчет степени с целыми отрицательными значениями степеней.

Проанализировав значения в таблице 3, можно сделать следующий вывод: результаты степени с отрицательными значениями, прямо пропорциональны значениям с положительным результатом.

Данные вычисления и сравнения сведем в таблицу 4.

Таблица 4. Сравнение и анализ итоговых данных.

Решим еще несколько примеров для закрепления материала.

Воспользуемся, уже изученным правилом вычисления значения степеней, у которых значение отрицательное.

Потому что, если z будет равен нулю, в знаменателе число выйдет равным ноль. По правилам математики на ноль делить нельзя.

1.Принцип вычисления тождественных преобразований

Все данные преобразования для натуральных и целых показателей одинаковы. Они, также, сохраняются и для степеней, которые имеют отрицательные значения.

Далее, при помощи примеров, закрепим полученные знания

Пример 1. Найти значение выражения 5 −15 × 5 17

Вариант вычисления, первым способом, легче. Именно его чаще всего и применяют в процессе обучения.

Пример 2. Найти значение выражения (10−4)−1

Используем для расчета правило возведения в степень

(10 −4 ) −1 = 10 −4 × (−1) = 10 4 = 10000

Пример 3. Определить значение выражения (10 −5 ) −1

Для этого применим правилом возведения степени в степень:

(10 −5 ) −1 = 10 −5 × (−1) = 10 5 = 10000

2.Перемещение степени между знаменателем и числителем

В случае если в знаменателе дроби, имеется степень, то ее можно переместить в числитель и при этом необходимо поменять знак на противоположный.

При этом само значение выражения не поменяется.

Данный метод иногда используется при упрощении выражений.

Рассмотрим основные примеры:

Пример 1.

Пример 2. Перемещение значения степени из знаменателя дробного выражения в числитель

Пример 3. Записать произведение 3x*(x + y) −4 в виде дроби, которая не имеет степени с отрицательным значением.

Затем перемножим множитель 3 с числителем дроби . В результате образуется дробь

Итоговый результат:

3.Возведение числа 10 в целую отрицательную степень

Вычисление степени для числа 10 происходит таким же образом, как и остальные числа.

На примерах рассмотрим более подробно.

Пример 1:

Если обратить внимание на пример, то мы увидим, что количество нулей в ответе равно показателю самой степени.

Проще говоря, чтобы возвести 10 в отрицательную степень, можно только записать количество необходимых нулей перед единицей. Но, не забыть поставить запятую, перед вторым нулем.

Пример 1:

Пример 2:

Пример 3:

Пример 4:

Пример 5:

4.Преобразование значений 0,1, 0,01, 0,001, где основанием степени является число 10

Если степень представлена числами 0,1; 0,01; 0,001 и основание имеет значение 10. Для преобразования необходимо:

Число 0,01 это значение деления 1/100, или 1/10 2

Пример 2: Значение 0,00001 в виде степени с основанием 10.

5. Вид числа (значения) стандартный

Запишем число 4 000 в следующем виде 4 и 1 000

Именно такое выражение и называют стандартным видом. Он позволяет записывать большие и маленькие числа в более компактном виде.

Пример 1.

Пример 2.

0,158× 10 000 = 0,158× 10 4

Пример 3.

26× 1 000 000 = 26× 10 6

Стандартный вид числа имеет следующее выражение: z × 10m, где 1 ≤ z Нужна помощь

Свойство степени с рациональным показателем

От целых показателей степени числа z мы переходим к рациональным показателем степеням. Далее мы определим степень с рациональным показателем, причем будем производить расчеты так, чтобы сохранялись все свойства степени с целым показателем. Это обязательно, потому что целые числа являются непосредственно частью рациональных чисел.

Свойство степени с рациональным показателем значительно облегчает изучение степеней в целом. Изучив данный метод, можно легко научится решать задачи различного уровня сложности.

Рассмотрим основные свойства степени с рациональным показателем.

а) Произведение степеней с основаниями, которые имеют одинаковые значения.

б) Свойство частного значения.

Доказательство данного свойства идентично по сравнению с предыдущим.

в) Свойство произведения в степень в виде дроби

г) Свойство степени в степени.

д) Свойство сравнения степеней со значениями равными между собой

Отсюда следует неравенство: m m >y m

е) Условие рациональных чисел

x > y при 0 0 z x >z y

Для того чтобы доказать все перечисленные условия, нам необходимо будет вспомнить, понятие степени с дробным показателем.

Рассмотрим свойство с рациональным показателем на примере:

Пример №1.

Пример № 2: необходимо вычислить

Преобразуя уравнение, мы получим следующий вид: 4 15 =(4 3 ) 5 далее записываем в виде

Степень с иррациональным и действительным показателем

Понятно, что множество действительных чисел можно рассматривать как объединение множеств рациональных и иррациональных числовых значений. Поэтому степень с действительным показателем принято считать определенным значением, когда определяются степень с рациональным показателем и степень с иррациональным показателем. Про степень с рациональным показателем было подробно рассмотрено в предыдущем пункте, осталось лишь разобраться подробнее со степенью с иррациональным показателем.

Основные свойства иррациональных чисел:

— сумма из двух положительных иррациональных чисел может равняться рациональным числом.

— множество иррациональных чисел встречаются повсюду на протяжении всей числовой прямой

— между двумя любыми различными рациональными числами имеется иррациональное число.

Свойства иррациональных степеней, как было уже сказано ранее, включают в себя все предыдущие характеристики с других свойств степеней

1. a p ⋅ a q = a p + q ;

2. a p : a q = a p – q ;

3; ( a ⋅ b ) p = a p ⋅ b p ;

4.( a : b ) p = a p : b p ;

6. a p q a p =0 a>0, то a p > a q a p >a q ;

Таким образом, все степени, показатели которых p p и q q являются действительными числами, при условии

a > 0 a>0 обладают теми же свойствами.

Для определения степени с иррациональным показателем, часто конечный результат определяют с точностью до определенного знака.

Для того, чтобы вычислить число в иррациональной степени, нужно его число возвести в дробную степень.

Более точный результат мы получим, при наиболее приближенном значении.

Рассмотрим на примере:

— Вычислим значение корня из 3.

— Определим приближенное значение до четырех цифр после запятой.

— Возведем значение три в степень и получим значение, в виде бесконечной дроби:

— Далее необходимо округлить полученное числовое значение до четырех знаков.

Иррациональный процесс расчета, метод очень трудоемкий. В основном все вычисления в алгебре строятся таким методом, чтобы избавиться от иррациональности. Он несет в себе неудобства расчета, ведь иррациональность не дает возможность получить точность определения окончательного значения.

Источник