СТЕПІНЬ З НАТУРАЛЬНИМ ПОКАЗНИКОМ
РОЗДІЛ II ОДНОЧЛЕНИ
&5. СТЕПІНЬ З НАТУРАЛЬНИМ ПОКАЗНИКОМ
Подивіться на малюнки 3 і 4. Ви бачите квадрат зі стороною а (мал. 3) і куб з ребром а (мал. 4). Ви знаєте, як знайти площу квадрата й об’єм куба та як записати результат за допомогою відповідних виразів: а2 і а3.
Узагалі, добуток n рівних множників, кожний з яких дорівнює а, можна записати за допомогою степеня:
Мал. 3
У виразі аn число и називають основою степеня. Воно показує, яке число множили саме на себе. Число n
Мал. 4
Степенем числа а з натуральним показником n, більшим за 1, називається добуток л множників, кожний із яких дорівнює а.
Вираз аn читають так: “а в степені n” або “енний степінь числа а”.
Задача 1. Запишіть вираз 27 ∙ 3 ∙ 9 у вигляді степеня з основою:
1)3; 2) 9; 3)27.
Розв’язання.
1)27
2) 27 ∙ 3 ∙ 9 = 9 ∙ 3 ∙ 3 ∙ 9 = 9 ∙ 9 ∙ 9 = 93;
? Чому в означення степеня з натуральним показником не включено показник 1? Тому що немає сенсу говорити про добуток, у якому лише один множник. Степінь із показником 1 визначають окремо.
Запам’ятайте!
Степенем числа а з показником 1 називається саме число а.
А1 =а
Якщо основа степеня дорівнює 1, то значення степеня за будь-якого натурального n дорівнює 1:
1n = 1.
Якщо основа степеня дорівнює 0, то значення степеня за будь-якого натурального n дорівнює 0:
0n = 0.
Задача 2. Розв’яжіть рівняння: (х + 5)2=0.
Розв’язання. (х + 5)2=0, (х + 5) ∙ (х + 5) = 0, х + 5 = 0, х=-5.
Зверніть увагу:
Якщо значення степеня з натуральним показником дорівнює 0, то основа степеня дорівнює 0. Тобто, якщо аn = 0, то а = 0.
Задача 3. Чи є рівними значення степенів:
1)54 I (-5)4; 2) 53 і (-5)3?
Розв’язання. Обчислимо значення даних виразів:
1) 54 = 5 ∙ 5 ∙ 5 ∙ 5 = 625, (-5)4= (-5) ∙ (-5) ∙ (-5) ∙ (-5) = 625;
Отже, 54=(-5)4.
2) 53 = 5 ∙ 5 ∙ 5 = 125, (-5)3= (-5) ∙ (-5) ∙ (-5)= 125.
Отже, 53 ≠ (-5)3.
Знак степеня залежить від знака основи степеня та від парності чи непарності показника степеня. Як ми побачили в задачі 3, добуток парної кількості від’ємних чисел є додатним, а добуток непарної кількості від’ємних чисел є від’ємним. Добуток будь-якої ковкості (як парної, так і непарної) додатних чисел є додатним.
Зверніть увагу:
1) будь-який натуральний степінь додатного числа число додатне:
Аn > 0, якщо а > 0, n – натуральне число;
2) парний натуральний степінь від’ємного числа число додатне:
Аn > 0, якщо а < 0, n = 2k, k – натуральне число;
3) непарний натуральний степінь від’ємного числа число від’ємне:
Аn < 0, якщо а < 0, n = 2k – 1, k – натуральне число.
Дію, за допомогою якої добуток рівних множників згортають у степінь, називають піднесенням до степеня. Це – п’ята арифметична дія, яка є дією третього ступеня. Під час обчислення значень виразів її виконують найпершою.
Задача 4. Обчисліть значення виразу 5х2 + 10 для х = -3.
Розв’язання. Підставимо у вираз 5х2 + 10 значення змінної -3:
5х2 + 10 =
= 5 ∙ (-3)2+ 10 =
= 5 ∙ 9 + 10 =
= 55.
Зверніть увагу:
У виразах, що містять степені, спочатку виконують піднесення до степеня, а потім – множення, ділення, додавання, віднімання.
Дізнайтеся більше
Уперше натуральні степені чисел охарактеризував Діофант Александрійський. У своїй знаменитій “Арифметиці” він описує перші натуральні степені чисел так: “Серед чисел є квадрати, що отримані множенням числа самого на себе, ці числа називаються стороною квадрата; куби, що отримані множенням квадратів на їх сторону; квадрато-квадрати – від множення квадратів самих на себе; квадрато-куби, що отримані множенням квадрата на куб його сторони; кубо-куби – від множення кубів самих на себе”.
ПРИГАДАЙТЕ ГОЛОВНЕ
1. Що таке степінь числа; основа степеня; показник степеня?
2. Що означає піднести число а до степеня n?
3. Чому дорівнює а в степені 1?
4. Чому дорівнює 1 в степені n?
5. Чому дорівнює 0 в степені n?
6. Який знак парного степеня додатного числа; від’ємного числа?
7. Який знак непарного степеня додатного числа; від’ємного числа?
8. Який порядок виконання дій у виразі, що містить степені?
РОЗВ’ЯЖІТЬ ЗАДАЧІ
170. Чи правильно, що вираз аn – це: 1) добуток чисел а і n; 2) а-ий степінь числа n; 3) n-ий степінь числа а?
171. Чи правильно, що у виразі аn число а показує: 1) скільки рівних множників було в добутку; 2) яке число множили саме на себе?
Як називається число а?
172. Чи правильно, що у виразі аn число ге показує: 1) яке число множили саме на себе; 2) скільки рівних множників було в добутку?
Як називається число n?
173. Прочитайте вираз:
1)22;
2) (-10)3;
3)1,210;
4) ()4;
5)(-5)5;
6)02
Назвіть основу і показник степеня. Що вони показують?
174. Скільки разів взято множником число 0,5, якщо отримали степінь:
1) 0,52; 2) 0,55; 3) 0,5n; 4) 0,5m?
175. Запишіть у вигляді степеня:
1)2 ∙ 2 ∙ 2;
2) (-7) ∙ (-7) ∙ (-7) ∙ (-7) ∙ (-7);
3) (-1,5) ∙ (-1,5) ∙ (-1,5) ∙ (-1.5).
176. Запишіть у вигляді добутку:
1) (-15)5;
2) 104;
3) (-4)6.
177. Якими даними треба доповнити порожні клітинки таблиці 4?
Таблиця 4
Степінь | 22 | 78 | (-2,5)3 | 44 | ||
Основа степеня | -5 | 0 | 0,9 | 1 | -9 | |
Показник степеня | 6 | 3 | 10 | 2 | 14 | 3 |
178. Ми є правильною рівність: 1) 1n = -1; 2) 0n = n; 3) 0n = 0; 4) 1n = 1?
179. Обчисліть: 1) 06; 2) 015; 3) 19; 4) 1100.
180. Чи правильно, що для від’ємного числа а:
1) аn – від’ємне число;
2) аn – від’ємне число, якщо n – парне натуральне число;
3) аn – від’ємне число, якщо n – непарне натуральне число;
4) аn – додатне число;
5) аn – додатне число, якщо n – непарне натуральне число;
6) аn – додатне число, якщо n – парне натуральне число?
181.Чи правильно, що у виразах, які містять степені, спочатку виконують: 1) додавання; 2) віднімання; 3) множення; 4) ділення; 5) піднесення до степеня?
182. Запишіть у вигляді степеня:
1) (-n) ∙ (-n) ∙ (-n) ∙ (-n) ∙ (-n) ∙ (-n) ∙ (-n) ∙ (-n) ∙ (-n);
2) – ∙ ∙ ;
3) 2а ∙ 2а ∙ 2а ∙ 2а ∙ 2а ∙ 2а ∙ 2а ∙ 2а ∙ 2а.
183. Обчисліть:
1)26; 6) (-2)3; 11) (1)2;
2) (-1,1)2; 7) (-3)3; 12) (-)4 .
3)(-4)2; 8)33;
4)0,14; 9)(-0,2)6;
5) 0,53; 10) (-5)3;
184. Обчисліть:
1) 0,43;
2) (-6)4;
3) (-25)1;
4) (-0,1)5;
5) -(1)2;
6) (-)4.
185. Знайдіть а2, якщо а дорівнює: 1) 10; 2) -0,1; 3) -4; 4) –.
186. Знайдіть m3, якщо m дорівнює: 1) 10; 2) -0,1; 3) -4; 4) .
187. Знайдіть:
1) суму квадратів чисел 5, -2 і -4;
2) різницю кубів чисел -10 і 5;
3) суму квадрата числа 6 і четвертого степеня числа -3.
188. Знайдіть:
1) суму квадратів чисел -1, 6 і -3;
2) квадрат суми чисел -1, 6 і -3;
3) різницю кубів чисел 5 і -7;
4) куб різниці чисел 5 і -7.
189. Запишіть у вигляді степеня число: 1)4; 2) 9; 3) 16; 4) 5. Скільки розв’язків має задача?
190. Запишіть у вигляді степеня число: 1) 100; 2) 49; 3) 64; 4) 2. Скільки розв’язків має задача?
191. Обчисліть:
1) 03; 3) 071; 5) 13 + 022;
2) 112; 4)-1111; 6)05 – (-1)9.
192. Розв’яжіть рівняння:
1) х5 = 0; 3)(-х)2=0; 5) (6 + 5х)26= 0;
2) (х + 1)3 = 0; 4) (8 – х)9 = 0; 6) (4х + 20)111 = 0.
193. Розв’яжіть рівняння:
1) х8 = 0;
2)(15 + х)13 = 0;
3)(9 – 6х)2 = 0;
4)(0,1х + 8)17 = 0.
194. Додатним чи від’ємним є значення степеня:
1)(-8)8;
2)107;
3) ()7;
4) (-3,6)5;
5) (-1)9;
6) (-)6?
195. Поставте знак <, >, = між виразами:
1) 123 і 0; 4)123 і (-1)32; 7) (-2)6 і 26;
2) (-2)5 і (-5)2; 5) 231 і 321; 8) -26 і 26; 10) 0,53 і ()3 ;
3) (-7,2)5 і 03; 6) 80 і 34; 9) -26 і (-2)6;
11) -0,26 і (-0,2) ∙ (-0,2) ∙ (-0,2) ∙ (-0,2) ∙ (-0,2) ∙ (-0,2).
196. Порівняйте значення виразів:
1) (-4)4 і 44; 3)(-1)5 і 15; 5) (-1)6 і 16;
2) (-4)3 і 43; 4) 17 і 19; 6) 03 і 011.
197. Обчисліть:
1)111 ∙ (-1)11; 3) -(-3)4 + 34+ 103 ∙ 16;
2)01 ∙ (-4)2 : ()4; 4) (-1)3 ∙ ()2 ∙ 120.
198. Обчисліть:
1) 343 ∙ 012; 3) -(-1)3 + 52 – 24;
2)-(-2)5 – 25 + 13 ∙ 31; 4) (-16)3 ∙ ()2 ∙ 04
199. Обчисліть:
1) (-6)3+(-62) ∙ 3; 3) -6 + 6 ∙ З2;
2) (-63 + 62) ∙ 3; 4) -6 + (-6) ∙ 32.
200. Обчисліть:
1) (-10)3+ (-12); 3)(-12 + 82) : (-2);
2) ((-5)3 + 52) : 10; 4) (-12 + 8)2 ∙ (-2).
201. Розв’яжіть рівняння:
1)2 ∙ 32 – х = 25;
2)4х = 82;
3)34 + х = (-9)2
202. Запишіть у вигляді степеня з основою 5:
1) 25 ∙ 5;
2) 5 ∙ 25 ∙ 125;
3) 25 ∙ 25 ∙ 125 ∙ 125 ∙ 125 ∙ 25.
203. Запишіть у вигляді степеня з основою 2:
1)8 ∙ 4;
2)2 ∙ 4 ∙ 16;
3)32 ∙ 2 ∙ 64.
204. Запишіть вираз 4 ∙ 64 ∙ 16 у вигляді степеня з основою:
1)2; 2)4; 3)16.
205. Запишіть вираз 2 ∙ 8 ∙ 16 у вигляді степеня з основою:
1)2; 2)4; 3)16.
206. Знайдіть а4, якщо а дорівнює: 1) -2; 2) -0,3; 3) .
207. Знайдіть m5, якщо m дорівнює: 1) 0,2; 2) -3; 3) –.
208. Знайдіть значення виразу (а + b)2, якщо:
1) а = 2, b = -2,1;
2) а = , b = -1;
3) а = , b = 2,2.
209. Знайдіть значення виразу а2 + b2, якщо:
1) а = 2, b = -2,1;
2) а =- , b = -1;
3) а = 1, b = -2,2
210. Знайдіть різницю куба суми квадратів чисел -2 і 3 та квадрата суми кубів цих чисел.
211. Знайдіть число, квадрат якого дорівнює:
1)0,16;
2)0,0025;
3) ;
4) 1.
212. Куб якого числа дорівнює:
1) -8;
2) 0,125;
3)-
213. Обчисліть:
1) -3 ∙ (-5)3 + 12 ∙ (-14)2 – 44 ∙ 32;
3) -23 ∙ (-5)2 ∙ (-22) ∙ (-5)3 ∙ (64 – 82)7.
214. Обчисліть:
1) 0,52 + (-0,1 )2 ∙ 63; 3) (-0,4)2 + 0,32 ∙ (-1 )3 + З2;
2) (0,52 + (-0,1 )2) – 63; 4) ((-0,4)2 + 0,32) ∙ ((-1 )3 + 32).
215. Число 9065 можна записати як суму розрядних доданків: 9065 = 9 ∙ 103 + 0 ∙ 102 + 6 ∙ 101 + 5.
Запишіть у такому вигляді число:
1)253608; 2) 22000.
216. Обчисліть:
1) 104 + 2 ∙ 103 + 3 ∙ 102 + 4 ∙ 101 + 5;
2) 5 ∙ 105 + 6 ∙ 103 + 6 ∙ 102 + 5.
217. Знайдіть суму чисел:
1) 2 ∙ 105 + 2 ∙ 104 + 2 ∙ 102 + 2 ∙ 101 + 2 і 5 ∙ 105 + 5 ∙ 104 + 5 ∙ 102 + 5 ∙ 101+ 5;
2) 9 ∙ 105 + 2 ∙ 104 + 4 ∙ 103 + 6 ∙ 101 і 5 ∙ 106 + 8 ∙ 103 + 9 ∙ 102 + 3.
218. Визначте знак виразу:
1)-(-4)15 ∙ (-)6;
2) -95 ∙ (-)6;
3) (-0,01)23 ∙(-1)8 ∙ 5665
219. Запишіть у порядку зростання числа: (-0,2)2, (-0,2)3, ()1, -(-0,2)2 і -(-0,2)3
220. Чи може а2 бути меншим, ніж а? Наведіть приклад.
221. За якого натурального значення n виконується нерівність:
1)(-6)2 < 3n < ()2;
2) 03≤ 0,5n ≤ ()2?
222. Розв’яжіть рівняння:
1) (1,2 – 3х)4 = 0; 5) х8 ∙ (15 – х)8 = 0;
2)(2 – х)3 = 0; 6) (7,2 + 8х)5 ∙ ( – 2х)2 = 0;
3) 23 ∙ х3 ∙ (-х)3=0; 7) |x – 5| ∙ (х – 6)99 = 0;
4) (1 – х)6 ∙ (9 + х)12 = 0; 8) | х + 1|3 ∙ (х – 10)10 = 0.
223. Запишіть у вигляді степеня вираз:
1) 0,01 ∙ ∙ ∙ 10;
2)0,125 ∙ ∙ 0,5 ∙ 0,25;
3) 0,09 ∙ 0,09 ∙ 0,09 ∙ (-0,3) ∙ (-0,3) ∙ (-0,3);
4)4 ∙ 27 ∙ 9 ∙ 64 ∙ 3 ∙ 16;
5)- ∙ (-0,4) ∙ (-0,064) ∙ .
224. За якого значення а вираз |-а|n для всіх натуральних значень n є:
1) додатним; 2) недодатним; 3) невід’ємним?
225. За якого значення a вираз (|-а| + a)n для всіх натуральних значень n дорівнює:
1) нулю; 2) одиниці?
226. Визначте знак виразу:
1) а3 ∙ (-а)4, якщо а < 0;
2) а2+ 32;
3) (-а)7 ∙ (-а)8, якщо а > 0.
227. Знайдіть значення виразу (а2 – 1) ∙ (а3 – 1) ∙ (а4 – 1 ) ∙ … ∙ (а100 – 1), якщо:
1) а = -1;
2) а = 1;
3) а = 0.
228. Знайдіть значення виразу (а2 – 1) ∙ (а2 – 2) ∙ (а2 – 3) ∙… ∙ (а2 – 100), якщо:
1) а = 8; 2) а = -6.
229. Спростіть вираз:
1) 11 + (-1)2 + 13 + (-1)4+…+119 + (-1)20;
2)(-1)1 + (-1)2 + …+(-1)20.
230. Знайдіть найменше значення виразу:
1)а2 – 4;
2) (а + 3)6 + 3;
3) |(-а)3| +98.
231. Розв’яжіть рівняння:
1) (36 – х) ∙ (43 – 82)=0;
2) (2)3 ∙ (25 – x) = ;
232. Розв’яжіть рівняння:
1) (3 – х)2 + (х – 2)6 = 0; 3) (2 – х)2 + |х – 2| = 0;
2) (100 + х)100 + (х + 102)10 = 0; 4) (5 – х)4 + (х + 5)4 = 0
233. Квадрат числа складається з цифр 6,5 і 2. Знайдіть це число.
234. Доведіть: 1) 1110 – 1 ділиться на 10; 2) 1010 + 5 ділиться на 3.
235. Доведіть: 1) 415 – 1 ділиться на 10; 2) 105 + 17 ділиться на 9.
236. Доведіть, що вираз – є натуральним числом для будь-якого натурального n.
ЗАСТОСУЙТЕ НА ПРАКТИЦІ
237. Три кімнати мають форму квадратів зі сторонами відповідно а, b і с. Знайдіть суму площ чотирьох кімнат, якщо площа найбільшої з них дорівнює сумі площ трьох інших.
238. Дванадцяткова система числення була створена ще стародавніми шумерійцями (5 тис. до н. е.). Елементом такої системи нині може служити лічба дюжинами. Перший, другий і третій степені числа 12 мають власні назви: 1 дюжина = 12 штук, 1 грос = 12 дюжин, 1 маса = 12 гросів. Скільки штук: 1) в 1 масі; 2) в 1 гросі?
ЗАДАЧІ НА ПОВТОРЕННЯ
239. Знайдіть значення виразу:
1) |-280| + 15756 : 26 – 906;
2) 8585 : 101 – |-17| ∙ 5.
240. Обчисліть:
1) 4% числа 8, 25;
2) 15 % числа 5,24.
241. Пристань А розміщена нижче за течією річки від пристані В на 70 км. Швидкість човна у стоячій воді дорівнює 30 км/год, а швидкість течії річки – 5 км/год. Знайдіть час, за який човен подолає: 1) шлях від А до В; 2) шлях від В до А.