指數定律

基礎

指數定律是將乘方的乘除簡化的規則:同底相乘指數相加(aᵐ×aⁿ=aᵐ⁺ⁿ),同底相除指數相減(aᵐ÷aⁿ=aᵐ⁻ⁿ),乘方的乘方指數相乘((aᵐ)ⁿ=aᵐⁿ)。記住 a⁰=1 和 a⁻ⁿ=1/aⁿ 就可以應付大部分題目。

適合:中三數學 · 單元:數與代數 · 建議學習路徑第 1/37 課

學完呢課,你會識:
  • 同底相乘加指數,相除減指數
  • 乘方的乘方乘指數
  • a⁰ = 1(不是 0!)
數學Mathematics

1重點摘要 Summary

指數定律是將乘方的乘除簡化的規則:同底相乘指數相加(aᵐ×aⁿ=aᵐ⁺ⁿ),同底相除指數相減(aᵐ÷aⁿ=aᵐ⁻ⁿ),乘方的乘方指數相乘((aᵐ)ⁿ=aᵐⁿ)。記住 a⁰=1 和 a⁻ⁿ=1/aⁿ 就可以應付大部分題目。

2生字卡 Vocabulary

B
Base底

指數寫法裡面被乘方的數,例如 aⁿ 裡面的 a。

I
Index (plural: indices)指數

寫在右上角的小數字,表示乘多少次,例如 aⁿ 裡面的 n。

P
Power乘方

整個 aⁿ 的叫法:「a 的 n 次方」。

R
Reciprocal倒數

1 除以個數。a 的倒數是 1/a,所以 a⁻ⁿ 是 aⁿ 的倒數。

E
Exponent指數(和 index)

index 的另一個叫法,兩個字一樣意思。

P
Positive index正指數

指數是正數,例如 a³ 裡面的 3。

N
Negative index負指數

指數是負數,例如 a⁻²,要變成 1/a²。

Z
Zero index零指數

指數是 0,任何非零數的 0 次方都等於 1,例如 5⁰ = 1。

3逐步講解 Steps

  1. 1. 什麼是乘方?舉個例子:a³ = a × a × a

    即是 3 個 a 乘起來。

    再舉例:2⁴ = 2 × 2 × 2 × 2 = 16。

    記住:右上角個小數字是「乘多少次」。
  2. 2. 同底相乘 → 指數相加舉個例子:a³ × a⁴ = ?

    a³ 是 3 個 a,a⁴ 是 4 個 a。

    加起來就是 3 + 4 = 7 個 a。

    所以 a³ × a⁴ = a⁷。

    公式:aᵐ × aⁿ = aᵐ⁺ⁿ
  3. 3. 同底相除 → 指數相減舉個例子:a⁵ ÷ a² = ?

    a⁵ 是 5 個 a,a² 是 2 個 a。

    除的時候約走 2 個 a,剩 5 − 2 = 3 個。

    所以 a⁵ ÷ a² = a³。

    公式:aᵐ ÷ aⁿ = aᵐ⁻ⁿ
  4. 4. 乘方的乘方 → 指數相乘舉個例子:(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 個 a。

    所以 (a²)³ = a⁶。

    公式:(aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ
  5. 5. 兩個特殊值:a⁰ 和負指數舉個例子:a⁰ = ?

    想法:a⁰ = a⁵ ÷ a⁵ = a⁵⁻⁵ = a⁰。

    但 a⁵ ÷ a⁵ 自己除自己 = 1。

    所以 a⁰ = 1(任何非零數都是)。



    負指數: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. 有數字和變數混合怎麼辦?舉個例子:(2a³b²) × (3a²b⁵) = ?

    第一步:數字先乘:2 × 3 = 6。

    第二步:a 的指數加:3 + 2 = 5 → a⁵。

    第三步:b 的指數加:2 + 5 = 7 → b⁷。

    答案:6a⁵b⁷。

    記住:數字歸數字,a 歸 a,b 歸 b,不要亂來!

4圖解 Diagrams

指數定律三條 Three index laws同底相乘aᵐ × aⁿ = aᵐ⁺ⁿ指數相加 2³×2²=2⁵同底相除aᵐ ÷ aⁿ = aᵐ⁻ⁿ指數相減 3⁵÷3²=3³次方嘅次方(aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ指數相乘 (2²)³=2⁶口訣:乘加・減除・乘方乘——全部要同底先有用推導都係一條:a³×a²=(a×a×a)×(a×a)=a⁵——寫開就明,唔使死背進階:a⁰=1・a⁻ⁿ=1/aⁿ·(ab)ⁿ=aⁿbⁿ——同一個邏輯延伸
圖 1:指數定律三條

5例題示範 Example

化簡 (2a³b²) × (3a²b⁵) ÷ (6ab⁴)

  1. 第一步:數字先計:2 × 3 ÷ 6 = 6 ÷ 6 = 1
  2. 第二步:a 的指數:乘加除減 → 3 + 2 − 1 = 4 → a⁴(記住 a 即是 a¹)
  3. 第三步:b 的指數:2 + 5 − 4 = 3 → b³
  4. 第四步:合起來:1 × a⁴ × b³ = a⁴b³
  5. 驗算(代 a = 1, b = 1):原式 (2)(3) ÷ 6 = 1;a⁴b³ = 1 ✓
  6. 答案:a⁴b³ — 乘就加指數,除就減指數;數字部分照四則計。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 不同底都照加指數:2³ × 3² = 6⁵ ✗
✓ 2³ × 3² = 8 × 9 = 72。指數定律只適用於同一個底。
✗ (a + b)² = a² + b² ✗
✓ (a + b)² = (a + b)(a + b) = a² + 2ab + b²。這個是展開,不是指數定律。
✗ a⁰ = 0 ✗
✓ a⁰ = 1。任何非零數的 0 次方都是 1,不是 0。
✗ a⁻² = −a² ✗
✓ a⁻² = 1/a²。負指數是倒數,不是負數!

75 題快測 Quick check

Q1a⁶ × a⁴ = ?

Q2b⁷ ÷ b³ = ?

Q3(x³)⁵ ÷ x⁶ = ?

Q47⁰ = ?

Q52⁻³ = ?

8重點回顧 Recap

  • 同底相乘加指數,相除減指數
  • 乘方的乘方乘指數
  • a⁰ = 1(不是 0!)
  • 負指數 = 倒數(不是負數!)
  • 數字歸數字,a 歸 a,b 歸 b

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