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幂的运算中的几种思维火花
幂的运算法则,课本上学过的有:
(1)同底数幂相乘,底数不变,指数相加:aaa
m
n
mn
.
n
nn
(2)积的乘方,每个因式分别乘方,再把所得的幂相乘 : abab.
(3)幂的乘方,底数不变,指数相乘: am
n
amn.
m
n
mn
(4)同底数幂相除,底数不变,指数相减: aaa
.
这些法则都是在有理数运算的基础上讨论的,法则中的底数字母可以代表数字,也可以是代数式,而指数字母目前只代表正整数. 这些法则运用时还要注意几种数学思想的提炼,这样才会灵活处理各种问题.
(1) 数字到字母的迁移思维 [例1] 计算 x
3m1
xn1x12n.
(分析)问题还是同底数幂的乘法,只不过指数不是具体的数字,变成代数式了,我们仍然可以运用法则,指数相加时要注意合并同类项.
[解] 原式=x
3m1n112n
=x
3mn1
.
(注)事实上我们所学的幂的运算法则中,指数都可以扩展为字母或代数式. [例2 ] 计算 x2
2
m1
.
(分析)x看作幂,m1看作乘方指数,指数相乘时,要注意有括号的作用:2m1=2m2.
[解] 原式=x
2m1
=x
2m2
.
(2) 整体思维
[例3]计算 abbaab.
2
3
2n
(分析)如果想到baab,这样baabab就可以把
3
3
3
ab看作一个整体,作为底数,进行同底数幂的乘法.
[解] 原式=abab
2
3
ab
2n
=ab
52n
.
(注)法则中的底数都可以是数字、字母、代数式,要注意观察其特点,灵活运用法则
进行运算. [例4]计算 a2b
ab.
5
2
3
2
(分析)被除式和除式分别是积的乘方,但是两个积相同,我们还是把ab看作一个整体,先进行同底数幂的除法,再进行积的乘方.
[解] 原式=a2b
2
a4b2.
(注)该题有两种思路,可以分别试算一下,然后再选择一种简便方法. (3) 逆向思维 [例5] 计算 0.25
101
4100.
101
(分析)指数太大,直接乘方计算无法进行。若倒退一步,把0.25再用结合律计算0.25来会非常简便了.
[解] 原式=0.250.25
100
100
看作0.250.25
100
100
,
4100,这时再倒退一步0.251004100=0.254
,这样计算起
4100=0.250.254=0.2511000.25.
100
(注)数字太大的计算问题,一般都会有简便方法,不要直来直去,要知道有时“退一步海阔天空”啊!
[例6] 已知 a
m
10,an5,求a2mn的值.
2mn
(分析)所求与已知相离太远, 倒退着联想a数正好利用上.
[解] a
2mn
=a
2m
an(am)2an,这样已知
=a
2m
an(am)2an=1025=100520.
(注)我们所学过的几个幂的运算法则都可以逆用,适当后退,为了更好的前进. (4) 有限到无限的递推思维 [例7 ]计算 aaa
2
3
an.
(分析)多个同底数幂相乘,我们还可以应用法则:底数不变,所有的指数相加. [解] 原式=a
123n
.
(注)法则都可以拓展应用,处理复杂问题时要注意理解选用.
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