指数定律

基础

指数定律是将乘方的乘除简化的规则:同底相乘指数相加(aᵐ×aⁿ=aᵐ⁺ⁿ),同底相除指数相减(aᵐ÷aⁿ=aᵐ⁻ⁿ),乘方的乘方指数相乘((aᵐ)ⁿ=aᵐⁿ)。记住 a⁰=1 和 a⁻ⁿ=1/aⁿ 就可以应付大部分题目。

适合:中三数学 · 单元:数与代数 · 建议学习路径第 1/37 课

学完呢课,你会识:
  • 同底相乘加指数,相除减指数
  • 乘方的乘方乘指数
  • a⁰ = 1(不是 0!)
数学Mathematics

1重点摘要 Summary

指数定律是将乘方的乘除简化的规则:同底相乘指数相加(aᵐ×aⁿ=aᵐ⁺ⁿ),同底相除指数相减(aᵐ÷aⁿ=aᵐ⁻ⁿ),乘方的乘方指数相乘((aᵐ)ⁿ=aᵐⁿ)。记住 a⁰=1 和 a⁻ⁿ=1/aⁿ 就可以应付大部分题目。

2生字卡 Vocabulary

B
Base底

指数写法里面被乘方的数,例如 aⁿ 里面的 a。

I
Index (plural: indices)指数

写在右上角的小数字,表示乘多少次,例如 aⁿ 里面的 n。

P
Power乘方

整个 aⁿ 的叫法:「a 的 n 次方」。

R
Reciprocal倒数

1 除以个数。a 的倒数是 1/a,所以 a⁻ⁿ 是 aⁿ 的倒数。

E
Exponent指数(和 index)

index 的另一个叫法,两个字一样意思。

P
Positive index正指数

指数是正数,例如 a³ 里面的 3。

N
Negative index负指数

指数是负数,例如 a⁻²,要变成 1/a²。

Z
Zero index零指数

指数是 0,任何非零数的 0 次方都等于 1,例如 5⁰ = 1。

3逐步讲解 Steps

  1. 1. 什么是乘方?举个例子:a³ = a × a × a

    即是 3 个 a 乘起来。

    再举例:2⁴ = 2 × 2 × 2 × 2 = 16。

    记住:右上角个小数字是「乘多少次」。
  2. 2. 同底相乘 → 指数相加举个例子:a³ × a⁴ = ?

    a³ 是 3 个 a,a⁴ 是 4 个 a。

    加起来就是 3 + 4 = 7 个 a。

    所以 a³ × a⁴ = a⁷。

    公式:aᵐ × aⁿ = aᵐ⁺ⁿ
  3. 3. 同底相除 → 指数相减举个例子:a⁵ ÷ a² = ?

    a⁵ 是 5 个 a,a² 是 2 个 a。

    除的时候约走 2 个 a,剩 5 − 2 = 3 个。

    所以 a⁵ ÷ a² = a³。

    公式:aᵐ ÷ aⁿ = aᵐ⁻ⁿ
  4. 4. 乘方的乘方 → 指数相乘举个例子:(a²)³ = ?

    a² 即是 a × a。

    (a²)³ 即是 (a × a) 乘自己 3 次:

    (a × a) × (a × a) × (a × a) = 6 个 a。

    所以 (a²)³ = a⁶。

    公式:(aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ
  5. 5. 两个特殊值:a⁰ 和负指数举个例子:a⁰ = ?

    想法:a⁰ = a⁵ ÷ a⁵ = a⁵⁻⁵ = a⁰。

    但 a⁵ ÷ a⁵ 自己除自己 = 1。

    所以 a⁰ = 1(任何非零数都是)。



    负指数:a⁻² = ?

    想法:a⁰ ÷ a² = a⁰⁻² = a⁻²。

    a⁰ = 1,所以 a⁻² = 1 ÷ a² = 1/a²。

    公式:a⁰ = 1,a⁻ⁿ = 1/aⁿ
  6. 6. 有数字和变数混合怎么办?举个例子:(2a³b²) × (3a²b⁵) = ?

    第一步:数字先乘:2 × 3 = 6。

    第二步:a 的指数加:3 + 2 = 5 → a⁵。

    第三步:b 的指数加:2 + 5 = 7 → b⁷。

    答案:6a⁵b⁷。

    记住:数字归数字,a 归 a,b 归 b,不要乱来!

4图解 Diagrams

指数定律三条 Three index laws同底相乘aᵐ × aⁿ = aᵐ⁺ⁿ指数相加 2³×2²=2⁵同底相除aᵐ ÷ aⁿ = aᵐ⁻ⁿ指数相减 3⁵÷3²=3³次方嘅次方(aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ指数相乘 (2²)³=2⁶口诀:乘加・减除・乘方乘——全部要同底先有用推导都系一条:a³×a²=(a×a×a)×(a×a)=a⁵——写开就明,唔使死背进阶:a⁰=1・a⁻ⁿ=1/aⁿ·(ab)ⁿ=aⁿbⁿ——同一个逻辑延伸
图 1:指数定律三条

5例题示范 Example

化简 (2a³b²) × (3a²b⁵) ÷ (6ab⁴)

  1. 第一步:数字先计:2 × 3 ÷ 6 = 6 ÷ 6 = 1
  2. 第二步:a 的指数:乘加除减 → 3 + 2 − 1 = 4 → a⁴(记住 a 即是 a¹)
  3. 第三步:b 的指数:2 + 5 − 4 = 3 → b³
  4. 第四步:合起来:1 × a⁴ × b³ = a⁴b³
  5. 验算(代 a = 1, b = 1):原式 (2)(3) ÷ 6 = 1;a⁴b³ = 1 ✓
  6. 答案:a⁴b³ — 乘就加指数,除就减指数;数字部分照四则计。

6常见错误 Mistakes

✗ 不同底都照加指数:2³ × 3² = 6⁵ ✗
✓ 2³ × 3² = 8 × 9 = 72。指数定律只适用于同一个底。
✗ (a + b)² = a² + b² ✗
✓ (a + b)² = (a + b)(a + b) = a² + 2ab + b²。这个是展开,不是指数定律。
✗ a⁰ = 0 ✗
✓ a⁰ = 1。任何非零数的 0 次方都是 1,不是 0。
✗ a⁻² = −a² ✗
✓ a⁻² = 1/a²。负指数是倒数,不是负数!

75 题快测 Quick check

Q1a⁶ × a⁴ = ?

Q2b⁷ ÷ b³ = ?

Q3(x³)⁵ ÷ x⁶ = ?

Q47⁰ = ?

Q52⁻³ = ?

8重点回顾 Recap

  • 同底相乘加指数,相除减指数
  • 乘方的乘方乘指数
  • a⁰ = 1(不是 0!)
  • 负指数 = 倒数(不是负数!)
  • 数字归数字,a 归 a,b 归 b

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