wanlufei 的题本
初一数学·约 14 分钟·二维图解

第8题 · 除方:n个数连除,为什么剩n−2个因数

下标数原数的个数,连除从左向右。第一个a不变,后n−1个除号改成乘倒数;前两个因数乘成1,剩n−2个倒数相乘。数清负号,再处理原式的减法。

**【概念学习】**定义:求若干个相同的有理数(均不等于0)的除法运算叫作除方,如2÷2÷2,(−3)÷(−3)÷(−3)÷(−3)等。类比有理数的乘方,我们把2÷2÷2记作2₃,读作“2的下3次方”,(−3)÷(−3)÷(−3)÷(−3)记作(−3)₄,读作“−3的下4次方”。一般地,把

a÷a÷⋯÷a÷a⏟n个(a≠0)\underbrace{a\div a\div\cdots\div a\div a}_{n\text{个}}\quad(a\ne0)

记作aₙ,读作“a的下n次方”。

直接写出计算结果:3₃=,(−1/3)₃=。

**【深入探究】**我们知道,有理数的减法运算可以转化为加法运算,除法运算可以转化为乘法运算,有理数的除方运算如何转化为乘方运算呢?

2÷2÷2÷2⏟除方=2×12×12×12=(12)2⏟幂的形式\underbrace{2\div2\div2\div2}_{\text{除方}}=2\times\frac12\times\frac12\times\frac12=\underbrace{\left(\frac12\right)^2}_{\text{幂的形式}}

(1)仿照上面的算式,将下列运算写成幂的形式:4₆=,(−1/4)₇=;

(2)将一个非零有理数a的下n次方写成幂的形式:aₙ=________。

**【结论应用】**计算:2²⁰²³−(−1/2)₂₀₂₄=________。

**答案:概念学习为1/3、−3;深入探究(1)为(1/4)⁴、(−4)⁵,(2)为(1/a)ⁿ⁻²;结论应用为2²⁰²²。**其中a≠0,连除的原数个数n至少为2。n=2的情形下面回到定义核对。

先保留第一个数,后面每个除号都改成乘倒数。**改写后共有n个因数;前两个相乘成1,才剩n−2个倒数相乘。**乘成1的一对仍在式子里,不能当成0删去。

先准备三个基础:乘除同级、没有括号时从左向右;除以非零数等于乘它的倒数;乘方的指数数相同因数的个数。最后还要把分配律倒着用,正文会说明这一步。

一、下标数原数个数,连除从左算

3₃表示3÷3÷3,有3个数、2个除号。

3÷3÷3=(3÷3)÷3=1÷3=13.3\div3\div3=(3\div3)\div3=1\div3=\frac13.

3³表示3×3×3=27。上标和下标表达的运算不同,先按本题定义读符号。

原卷深入探究的示范有四个2,不是三个:

2÷2÷2÷2=2×12×12×12=1×12×12=(12)2.2\div2\div2\div2=2\times\frac12\times\frac12\times\frac12=1\times\frac12\times\frac12=\left(\frac12\right)^2.

第一个2没有改成1/2,只有后面三个除号各变成乘倒数。四个乘法因数中,前两个乘成1,还剩两个1/2,因此幂的指数是2。

原卷示例:2÷2÷2÷2,4个原数,3个除号。

位置原来等值改写
第1个2保留 2
第2个÷2→ ×1/2
第3个÷2→ ×1/2
第4个÷2→ ×1/2

前两个因数乘成1,余2个1/2相乘,即(1/2)²=1/4。

四个2连除,后三个改为乘倒数,配成1后剩两个因数。

二、概念学习的两个空

第一个是3₃:

33=3×13×13=1×13=13.3_3=3\times\frac13\times\frac13=1\times\frac13=\boxed{\frac13}.

完整的3个因数:(3)×(1/3)×(1/3)。前两个相乘为1,第3个放到剩余区。

前两因数乘积:1因数13因数213因数313剩余区:1个因数

虚线空框只标起点,不另算一个因数。箭头表示把同一个因数放到剩余区,值不变。

1×(1/3)=1/3。原来的3个因数,前2个乘成1,剩1个。

完整的三个因数全保留,前两个的乘积为1;虚线空框只标原位置。

第二个是(−1/3)₃。负分数的倒数仍为负:−1/3的倒数是−3,因为两者相乘为1。

(−13)3=(−13)×(−3)×(−3)=1×(−3)=−3.\left(-\frac13\right)_3=\left(-\frac13\right)\times(-3)\times(-3)=1\times(-3)=\boxed{-3}.

完整的3个因数:(−1/3)×(−3)×(−3)。前两个相乘为1,第3个放到剩余区。

前两因数乘积:1因数1−13因数2−3因数3−3剩余区:1个因数

虚线空框只标起点,不另算一个因数。箭头表示把同一个因数放到剩余区,值不变。

1×(−3)=−3。原来的3个因数,前2个乘成1,剩1个。

完整的三个因数全保留,前两个的乘积为1;虚线空框只标原位置。

一共有三个负因数,奇数个负号,结果为负。正数及其倒数都为正;换成正底数时,不能凭因数个数就添上负号。

三、深入探究:答案要写成幂

4₆有六个原数,改写后是一个4、五个1/4:

46=4×(14)5=(14)4=1256.4_6=4\times\left(\frac14\right)^5=\boxed{\left(\frac14\right)^4}=\frac1{256}.

4与五个1/4中的一个相乘为1,剩四个。题目要求的幂式是(1/4)⁴,1/256用于核对数值。

底数(4),下标6:有6个原数、5个除号。

原位置原运算乘法因数
1(4)(4)
2÷(4)×(1/4)
3÷(4)×(1/4)
4÷(4)×(1/4)
5÷(4)×(1/4)
6÷(4)×(1/4)

共有0个负因数。前2个相乘为1,还剩4个倒数。

幂的形式:(1/4)4=1/256。

幂的底数为倒数,指数为前两个因数乘成1后剩下的因数个数。

(−1/4)₇改写后是一个−1/4、六个−4。前两个相乘为1,还剩五个−4:

(−14)7=(−14)×(−4)6=(−4)5=−1024.\left(-\frac14\right)_7=\left(-\frac14\right)\times(-4)^6=\boxed{(-4)^5}=-1024.

底数(−1/4),下标7:有7个原数、6个除号。

原位置原运算乘法因数
1(−1/4)(−1/4)
2÷(−1/4)×(−4)
3÷(−1/4)×(−4)
4÷(−1/4)×(−4)
5÷(−1/4)×(−4)
6÷(−1/4)×(−4)
7÷(−1/4)×(−4)

共有7个负因数。前2个相乘为1,还剩5个倒数。

幂的形式:(−4)5=−1024。

幂的底数为倒数,指数为前两个因数乘成1后剩下的因数个数。

幂的底数是整个−4,用括号括起来。改下标时,剩余因数的奇偶性也会改变,括号与负号都要保留。

四、一般式:n个因数,为什么减去2

a是非零有理数,n记录原数的个数。按本题连除至少有一个除号,取整数n≥2。

an=a×1a×1a×⋯×1a⏟n−1个倒数.a_n=a\times\underbrace{\frac1a\times\frac1a\times\cdots\times\frac1a}_{n-1\text{个倒数}}.

第一个a不变;n−1个除号各变成乘1/a。所以总共有1+(n−1)=n个因数。

a≠0保证倒数存在,并且a×(1/a)=1。把这一对放一起,使用了两个因数,剩下n−2个倒数。它们是同一个数1/a反复相乘:

an=(1a)n−2.\boxed{a_n=\left(\frac1a\right)^{n-2}}.

指数n−1数的是改写后的全部倒数;n−2数的是前一对乘成1后剩下的倒数。这由连除和倒数定义推出,不只是在几个例子里碰巧成立。

五、结论应用:先算除方,再处理减法

先分清原式两部分:2²⁰²³是普通乘方;(−1/2)₂₀₂₄才是除方。

后者的第一个−1/2不变,后面2023个除号都改成乘−2。前两个因数(−1/2)×(−2)=1,还剩2022个−2。2022为偶数,所得是正数:

(−12)2024=(−2)2022=22022.\left(-\frac12\right)_{2024}=(-2)^{2022}=2^{2022}.

现在要算2²⁰²³−2²⁰²²。前者比后者多一个因数2,可写成2×2²⁰²²。两项都有同一个因数,于是把分配律倒过来用:

22023−22022=2×22022−1×22022=(2−1)×22022=22022.2^{2023}-2^{2022}=2\times2^{2022}-1\times2^{2022}=(2-1)\times2^{2022}=\boxed{2^{2022}}.

这就像3×5−2×5=(3−2)×5一样,计算相同因数一共有几份。最后的减号来自原题,不能随除方的改写一起消失。

检查自己是否看懂

  1. 2³与2₃分别表示什么?2÷(2÷2)还等于2₃吗?
  2. 用正数1/2作底数,(1/2)₃的结果能为负吗?先找出三个乘法因数再解释。
展开核对答案与理由

1. 2³=2×2×2=8;2₃=(2÷2)÷2=1/2。2÷(2÷2)=2÷1=2,括号改变了运算顺序,已经不是原来的连除。

2. 不能。三个因数是1/2、2、2,都为正。前两个相乘为1,剩2,结果是正2。原数的个数不能独自决定正负,还要看负因数有几个。

带走这条做法:**回到定义 → 保留第一个数,后面取倒数 → 配成1,数剩余因数 → 以倒数为底数写成幂。**先看括号和非零条件,再分别检查因数个数与负号。

真题迁移:指数数的是相同因数

2023·江西·第4题

这道题检查本课“把相同因数合写成幂”的一步。它用普通乘方,先展开括号再数因数即可;m在这里是数,不是本课表示个数的n。

计算 (2m2)3(2m^2)^3 的结果为(  )。

A. 8m68m^6  B. 6m66m^6  C. 2m62m^6  D. 2m52m^5

展开真题答案与解析

选A。外面的指数3表示把整个(2m²)当作因数,重复三次。每一份都有两个因数m:

(2m2)3=(2m2)(2m2)(2m2)=(2×2×2)(m×m×m×m×m×m)=8m6.\begin{aligned}(2m^2)^3&=(2m^2)(2m^2)(2m^2)\\&=(2\times2\times2)(m\times m\times m\times m\times m\times m)\\&=8m^6.\end{aligned}

三个因数2相乘为8,六个因数m合写成m⁶;不能把“重复相乘三次”改为“乘以3”。

出处:2023江西中考数学原卷第1页第4题。复用已核验的完整原题和同页卷首证据,题干及四个选项保留,无附图;答案默认折叠。

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