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
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?
(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。
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:
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。
二、概念学习的两个空
第一个是3₃:
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。
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。
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。
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。
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。
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:
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。
(−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:
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。
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:
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:
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:
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
- 2³与2₃分别表示什么?2÷(2÷2)还等于2₃吗?
- 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 的结果为( )。
A. B. C. D.
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:
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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