進入國中階段,數學課上會開始接觸越來越多的新觀念,像是負數、方程式、因數質數等等,此外「指數」也是在國中數學中相當重要的一個觀念,所以今天我們就要帶大家來進一步的認識「指數」,和大家介紹什麼是指數和指數律,也幫大家整理好了5大指數律公式和負數次方的運用,現在就來一起看看吧。
本文會學到的指數律公式統整
開始介紹公式前,先幫大家指數律的基本重點,如果是0次方的話,無論下面的底數是多少,得出的答案都會是 1;如果是負數次方,就會變成分數的形式來呈現:
(1) a⁰ = 1 (2) a⁻ⁿ = 1 / aⁿ
接著我們就來幫大家統整指數律的5大公式,在背這些公式時,一定要記得 a、b 都不是為 0 的整數,且 m、n 都是正整數:
(1) aᵐ x aⁿ = aᵐ⁺ⁿ (2) aᵐ ÷ aⁿ = a ᵐ⁻ⁿ (3) (aᵐ)ⁿ = a ᵐ ˣ ⁿ (4) (a x b)ⁿ = aⁿ x bⁿ (5) (a ÷ b)ⁿ = aⁿ ÷ bⁿ
指數是什麼?指數律是什麼?
接著要和大家介紹指數的概念,指數的定義是把同一個數字 a 連續乘 n 次,簡寫成「aⁿ」,最下面的 a 被稱之為底數;在右上方的 n 則是被稱為指數,讀作「a 的 n 次乘方」,所以乘方和乘法其實是不同的喔,乘法可以當作是加法的簡便計算,乘方則可以被當作是乘法簡便計算!而這些指數之間找到的一些特別規律,我們則把他叫做「指數律」。
指數律公式怎麼來?一次帶你全理解
aᵐ x aⁿ = aᵐ⁺ⁿ
a 的 m 次方就表示有 m 個 a 相乘;a 的 n 次方就表示有 n 個 a 相乘,而兩個相乘後就總共是m+n 個 a 來相乘,也因此 aᵐ x aⁿ 就會等於 aᵐ⁺ⁿ。
小試身手:
💡 請算出「n」的數值: (1) 2⁵ x 2⁷ = 2ⁿ (2) (-7)⁷ x (-7)ⁿ = (-7)¹³
答案: (1) n = 12 (2) n = 6
aᵐ ÷ aⁿ = a ᵐ⁻ⁿ
a 的 m 次方表示有 m 個 a 相乘;a 的 n 次方表示有 n 個 a 相乘,而 a 的 m 次方除以 a 的 n 次方相消之後,就只剩下 m-n 個 a,所以我們可以得出aᵐ ÷ aⁿ 等於 a ᵐ⁻ⁿ。
小試身手:
💡請算出「n」的數值: (1) 4⁵ ÷ 4⁷ = 4ⁿ (2) 5ⁿ ÷ 5³ = 5¹¹
答案: (1) -2 (2) 14
(aᵐ)ⁿ = a ᵐ ˣ ⁿ
(aᵐ)ⁿ 代表有 n 個 aᵐ,簡化之後會等於 aᵐ⁺ᵐ⁺ᵐ⁺ᵐ˙˙˙,指數部分的 m 總共有 n 個,用算式來簡化就是 m x n。所以 (aᵐ)ⁿ 就會等於 a ᵐ ˣ ⁿ。
小試身手:
💡請算出 m 和 n 的數值 2¹⁸ = 8ᵐ = n⁹
答案: m = 6;n = 4
(a x b)ⁿ = aⁿ x bⁿ
(a x b)ⁿ 代表有 n 個 (a x b),把他展開來後會變成 a x a x a… x b x b x b…,總共有 n 個 a 和 n 個 b,把 a 和 b 拆開來算就會變成 aⁿ x bⁿ,所以(a x b)ⁿ 就會等於 aⁿ x bⁿ。
小試身手:
💡a、b 為正整數,且 108³ = 2ᵐ x 3ⁿ,則 m 和 n 為多少?
答案: 108³ = (2² x 3³)³ m = 6 n = 9
(a ÷ b)ⁿ = aⁿ ÷ bⁿ
(a ÷ b)ⁿ 表示有 n 個 (a ÷ b),展開來後會是 (a ÷ b) x (a ÷ b)….x (a ÷ b),把 a 和 b 拆開就會變成 a x a x a…. x a ÷ b ÷ b ÷ b…÷ b,總共有 n 個 a 和 n 個 b,把 a 和 b 拆開來計算就會變成aⁿ ÷ bⁿ,所以(a ÷ b)ⁿ 就會等於 aⁿ ÷ bⁿ。
小試身手:
💡 (612³ ÷ 204³) + (186² ÷ 93²) = ?
答案: 612³ ÷ 204³ = (612÷204)³ = 27 186² ÷ 93² = (186÷93)² = 4 27 + 4 = 31
所以最後的答案為 31。
Youtube頻道「陳易數學」
負數的次方該怎麼計算?
上面已經和大家介紹指數的概念,相信大家也已經知道指數要怎麼計算,但如果底數是負數呢?所以現在我們要和大家介紹負數的次方,但需要特別注意是否有括號存在。如果有括號存在的負數次方就是一連串的負負得正計算:如果是偶數個負數相乘,最後得出的值就會是正數;如果是奇數個負數相乘,最後的值則還是負數;如果沒有括號存在就仍然還是負數。
下面我們有幫大家整理出一些問題,大家可以一起判斷最後的值是正數還是負數:
題目:請判斷以下數值為正數還是負數。
(1) -2⁵²
(2) (-3)¹⁰²
(3) (-2) ²¹
(4) 7⁻²³
(1) -2⁵²
(2) (-3)¹⁰²
(3) (-2) ²¹
(4) 7⁻²³
答案:
(1) 負數
(2) 正數
(3) 正數
(4) 正數
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總結以上,今天我們幫大家整理了指數的概念、指數律的5大公式還有負數的次方,希望可以讓大家更快、更了解指數律的概念,在做 指數 運算 時也可以輕鬆應對,更了解出題的方向。
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