幂的运算

  在我们学了加减乘除,四则运算之后,我在想有没有第五种运算?后来我发现有一种运算是乘方,其实就是幂运算。看起来他就是连乘的形式,但是如果他和城防相互转化,为什么还要单独有这样的一种运算?但是我们可以想象一下,如果有1000个10连续相乘写成乘法要很长很长,但是如果把它转化成乘方的形式,也就是幂运算,直接就可以写成10的1000次方,非常的简洁方便。它也是非常有用的。我想如果要是想学习这种幂运算,我们可以从他的四则运算开始学习,但是幂可不可以四则运算?我想是可以的。

  我们首先可以从幂的乘法运算探究,并且是同底数幂的乘法运算,他有什么样的规律?

先随便举个例子,比如10² ×10 ³,可以分别把他们的幂算出来,然后再相乘,但这样就没有什么意义,因为我们需要找到他们之间的规律,是否有简便的方法运算。通过直接的观察感受,我认为可以将他们的指数相加,底数不变,变成了10的2+3次方,如图:

但是到底是不是这样?我现在还需要验证我的猜想,证明猜想是否正确。你可以先把10²和10 ³分别转化成10×10和10×10×10,它们相乘的也就是10×10×10×10×10,其实就是五个10相乘,再观察两数的指数,这个5其实就是两个数的指数相加。但是只有10这样一个比较特殊的数字可以这样吗?后来我举例数字2,看是否有同样的规律,经过我的验证,发现可以得到相同的结果。但是此规律还有一个前提就是底数必须相同,不然就不成立。最后,我还可以用字母来表示一下普遍的规律,如图:

  我们可以探究一下幂的乘方与积的乘方,比如说(6 ²)的四次方,该如何转化?我刚开始直观感受,认为是他们的指数相乘,如图:

可到底是不是这样的,我们还需要证明,验证。6²可以转化成6✖️6,有四组这样的6×6,这种一共也就是8个6×6,再结合他的指数,其实就是两个指数相乘。这也证明了,我们的猜想是正确的。底数不变,指数相乘。我们也可以用字母来表示一下这个规律。

但是现在的底数都是一个单独的数字,但是底数如果是一个式要怎样运算?如图:

我通过直观感觉应该是他们的乘数分别乘方的幂相乘,如图:

但现在还需要证明,看是否正确?我们可以先将它转化成连乘的形式,如图:

最后在利用乘法的交换律,就可以得到三的四次方×五的四次方。这也验证我的猜想,证明是对的。最后,我们可以用一个字母代表它普遍的规律,如图:

  现在我还想研究同底数幂的除法,如图:

我感觉可以将他们的指数相减,但这也同样要证明。我们可以把乘方先转化成连乘的方式,如图:

我发现他们其实相互抵消了,两个十相互抵消,最后就只剩下了一个10,再观察一下指数其实就是指数相减,底数不变。最后证明发现他们的得数都一样,这也验证了我们的猜想。最后,我们还可以用字母来表示一下,如图:

但现在有一个问题,如果上图正整数B小于正整数C怎么办?如:

此时,他们的指数相减,变成了一个负数。那么10的-1次方是多少?并且如果他们的指数是零,结果又是多少?10²是100,我们在以前也听老师说过10¹其实就等于10,和他自己本身一样,那么10的零次方是多少?我想我们可以用刚才的同底数幂的除法来证明,如图:

利用刚才我们已经得到的一个工具,同底数幂的除法,就是他们的指数相减,底数不变,上图它们的指数相减等于零,就变成了10的零次方,其结果其实也就1,这也证明了一个数的零次方其实就是1。那么一个数的-1次方是多少?通过刚才的观察,一个数的指数减1,结果就缩小到原来的十分之一,那么10的零次方到10的-1次方指数减了1,结果也就要缩小到原来的十分之一,就变成了0.1。我们也可以总结一下一个数是负几次方,就缩小到原来的几个十分之一,所以我们也得到了一个数的负数次方的结果是多少,成功地解决了这个问题。

  幂这种运算非常的简便,好用,可以将很大的一串数字非常巧妙的变成一个极其简洁的式子,因此被人们定为了第五种运算。在各种纷繁复杂的算式中,就更加突显出到了它的实用性,及他的这种简洁之美。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 215,539评论 6 497
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,911评论 3 391
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 161,337评论 0 351
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,723评论 1 290
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,795评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,762评论 1 294
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,742评论 3 416
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,508评论 0 271
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,954评论 1 308
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,247评论 2 331
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,404评论 1 345
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,104评论 5 340
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,736评论 3 324
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,352评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,557评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,371评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,292评论 2 352