Обложка

11. Степен С Рационален Степенен Показател. Свойства

Избери решение на задача:

Задача 1 (безплатна)

Кратко решение

\[ 16^{-\frac{1}{4}} \cdot\left(\frac{125}{8}\right)^{-\frac{1}{3}} = \frac{1}{16^{\frac{1}{4}}} \cdot \left(\frac{8}{125}\right)^{\frac{1}{3}} = \frac{1}{\sqrt[4]{16}} \cdot \sqrt[3]{\frac{8}{125}} = \frac{1}{2} \cdot \frac{\sqrt[3]{8}}{\sqrt[3]{125}} = \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{5} = \frac{1}{\cancel{2}} \cdot \frac{\cancel{2}}{5} = \frac{1}{5} \]

Подробно решение

Стъпка 1: Преобразуваме степените с отрицателен показател

Първо, ще преобразуваме изразите, които имат отрицателен степенен показател, като използваме свойството \( a^{-n} = \frac{1}{a^n} \). Даденият израз е: \[ 16^{-\frac{1}{4}} \cdot\left(\frac{125}{8}\right)^{-\frac{1}{3}} \] Прилагаме свойството за първия множител: \[ 16^{-\frac{1}{4}} = \frac{1}{16^{\frac{1}{4}}} \] Прилагаме свойството за втория множител. Когато имаме дроб на степен с отрицателен показател, можем да обърнем дробта и да сменим знака на показателя: \[ \left(\frac{125}{8}\right)^{-\frac{1}{3}} = \left(\frac{8}{125}\right)^{\frac{1}{3}} \] Следователно изразът става: \[ \frac{1}{16^{\frac{1}{4}}} \cdot \left(\frac{8}{125}\right)^{\frac{1}{3}} \]

Стъпка 2: Преобразуваме степените с рационален показател в корени

Използваме дефиницията за степен с рационален показател \( a^{\frac{m}{n}} = \sqrt[n]{a^m} \). За първия множител: \[ 16^{\frac{1}{4}} = \sqrt[4]{16^1} = \sqrt[4]{16} \] За втория множител: \[ \left(\frac{8}{125}\right)^{\frac{1}{3}} = \sqrt[3]{\frac{8}{125}} \] Изразът придобива вида: \[ \frac{1}{\sqrt[4]{16}} \cdot \sqrt[3]{\frac{8}{125}} \]

Стъпка 3: Пресмятаме корените

Сега ще пресметнем стойностите на корените. За \( \sqrt[4]{16} \): Търсим число, което повдигнато на четвърта степен дава 16. Това е 2, защото \( 2^4 = 16 \). Следователно, \( \sqrt[4]{16} = 2 \). За \( \sqrt[3]{\frac{8}{125}} \): Можем да използваме свойството \( \sqrt[n]{\frac{a}{b}} = \frac{\sqrt[n]{a}}{\sqrt[n]{b}} \). \[ \sqrt[3]{\frac{8}{125}} = \frac{\sqrt[3]{8}}{\sqrt[3]{125}} \] Търсим число, което повдигнато на трета степен дава 8. Това е 2, защото \( 2^3 = 8 \). Следователно, \( \sqrt[3]{8} = 2 \). Търсим число, което повдигнато на трета степен дава 125. Това е 5, защото \( 5^3 = 125 \). Следователно, \( \sqrt[3]{125} = 5 \). Така получаваме: \[ \frac{\sqrt[3]{8}}{\sqrt[3]{125}} = \frac{2}{5} \] Изразът става: \[ \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{5} \]

Стъпка 4: Извършваме умножението

Сега извършваме умножението на двете дроби. Преди да умножим, можем да съкратим общи множители. В случая имаме 2 в числителя на втората дроб и 2 в знаменателя на първата дроб. \[ \frac{1}{\cancel{2}} \cdot \frac{\cancel{2}}{5} = \frac{1}{5} \] Крайният резултат е \( \frac{1}{5} \).

Кратък запис на решението:

\[ 16^{-\frac{1}{4}} \cdot\left(\frac{125}{8}\right)^{-\frac{1}{3}} = \frac{1}{\sqrt[4]{16}} \cdot \sqrt[3]{\frac{8}{125}} = \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{5} = \frac{1}{5} \]

Най-важното от урока

Дефиниция: Степен с дробен показател е корен. \(a^{\frac{m}{n}} = \sqrt[n]{a^m}\). Пример: \(27^{\frac{1}{3}} = \sqrt[3]{27} = 3\).
Отрицателен показател: Обръща основата. \(a^{-r} = \frac{1}{a^r}\). Пример: \(16^{-\frac{1}{2}} = \frac{1}{\sqrt{16}} = \frac{1}{4}\).
Свойства: Правилата за умножение, деление и степенуване на степени остават същите. Пример: \(x^{\frac{1}{2}} \cdot x^{\frac{1}{3}} = x^{\frac{1}{2}+\frac{1}{3}} = x^{\frac{5}{6}}\).
Сравняване: Ако основата \(a > 1\), по-голям показател дава по-голяма стойност. Ако \(0 < a < 1\), по-голям показател дава по-малка стойност.
Степен с рационален показател \( \frac{m}{n} \) се дефинира чрез корен, като знаменателят на дробта става коренен показател, а числителят - степен на подкоренната величина.
\[ a^{\frac{m}{n}} = \sqrt[n]{a^m} \] където \( a \ge 0 \), \( m \) е цяло число, а \( n \) е естествено число.
Пресмятане на \( 8^{\frac{2}{3}} \): \[ 8^{\frac{2}{3}} = \sqrt[3]{8^2} = \sqrt[3]{64} = 4 \]
По-лесно е първо да се коренува: \( 8^{\frac{2}{3}} = (\sqrt[3]{8})^2 = 2^2 = 4 \).
Представете като корен израза \( 7^{\frac{3}{5}} \).
Отговор: \( 7^{\frac{3}{5}} = \sqrt[5]{7^3} = \sqrt[5]{343} \).
Степен с отрицателен рационален показател е равна на реципрочната стойност на същата степен, но с положителен показател.
\[ a^{-\frac{m}{n}} = \frac{1}{a^{\frac{m}{n}}} = \frac{1}{\sqrt[n]{a^m}} \] където \( a > 0 \).
Пресмятане на \( 27^{-\frac{1}{3}} \): \[ 27^{-\frac{1}{3}} = \frac{1}{27^{\frac{1}{3}}} = \frac{1}{\sqrt[3]{27}} = \frac{1}{3} \]
Пресметнете \( \left(\frac{9}{16}\right)^{-\frac{1}{2}} \).
Отговор: \( \left(\frac{9}{16}\right)^{-\frac{1}{2}} = \frac{1}{(\frac{9}{16})^{\frac{1}{2}}} = \frac{1}{\sqrt{\frac{9}{16}}} = \frac{1}{\frac{3}{4}} = \frac{4}{3} \).
Правилата за действия със степени с цели показатели важат и за степени с рационални показатели при \(a > 0, b > 0\).
  • \( a^x \cdot a^y = a^{x+y} \)
  • \( a^x : a^y = a^{x-y} \)
  • \( (a^x)^y = a^{xy} \)
  • \( (ab)^x = a^x b^x \)
  • \( \left(\frac{a}{b}\right)^x = \frac{a^x}{b^x} \)
Опростяване на израза \( b^{\frac{2}{3}} \cdot b^{\frac{1}{2}} \): \[ b^{\frac{2}{3}} \cdot b^{\frac{1}{2}} = b^{\frac{2}{3} + \frac{1}{2}} = b^{\frac{4}{6} + \frac{3}{6}} = b^{\frac{7}{6}} \]
Опростете \( (x^{\frac{1}{2}})^{\frac{2}{3}} \).
Отговор: \( (x^{\frac{1}{2}})^{\frac{2}{3}} = x^{\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{3}} = x^{\frac{2}{6}} = x^{\frac{1}{3}} \).
Резултатът от сравняването на две степени с равни основи зависи от това дали основата е по-голяма или по-малка от 1.
При основа \( a > 1 \): от \( x < y \) следва \( a^x < a^y \).
По-големият степенен показател отговаря на по-голяма стойност.
При основа \( 0 < a < 1 \): от \( x < y \) следва \( a^x > a^y \).
По-големият степенен показател отговаря на по-малка стойност.
  • Тъй като \( 5 > 1 \) и \( 2 < 3 \), то \( 5^2 < 5^3 \) (т.е. \( 25 < 125 \)).
  • Тъй като \( 0 < \frac{1}{3} < 1 \) и \( 2 < 3 \), то \( (\frac{1}{3})^2 > (\frac{1}{3})^3 \) (т.е. \( \frac{1}{9} > \frac{1}{27} \)).
Сравнете числата \( (0.5)^{\frac{1}{2}} \) и \( (0.5)^{\frac{1}{3}} \).
Основата е \( a = 0.5 \), което е между 0 и 1. Сравняваме степенните показатели: \( \frac{1}{2} > \frac{1}{3} \). Тъй като основата е по-малка от 1, по-големият показател дава по-малка стойност.
Отговор: \( (0.5)^{\frac{1}{2}} < (0.5)^{\frac{1}{3}} \).

Задачи за упражнение

Лесна: Пресметнете \( 81^{\frac{1}{4}} \).
\( 81^{\frac{1}{4}} = \sqrt[4]{81} = \sqrt[4]{3^4} = 3 \).
Отговор: 3.
Средна: Опростете израза \( \frac{a^{\frac{3}{4}} \cdot a}{a^{\frac{1}{2}}} \) при \(a > 0\).
Първо събираме показателите в числителя: \( a^{\frac{3}{4}} \cdot a^1 = a^{\frac{3}{4} + 1} = a^{\frac{7}{4}} \).
След това изваждаме показателя на знаменателя: \( a^{\frac{7}{4}} : a^{\frac{1}{2}} = a^{\frac{7}{4} - \frac{1}{2}} = a^{\frac{7}{4} - \frac{2}{4}} = a^{\frac{5}{4}} \).
Отговор: \( a^{\frac{5}{4}} \).
Трудна: Пресметнете \( \left( \frac{125}{64} \right)^{-\frac{2}{3}} \).
Отрицателният показател "обръща" основата: \( \left( \frac{125}{64} \right)^{-\frac{2}{3}} = \left( \frac{64}{125} \right)^{\frac{2}{3}} \).
Сега прилагаме дефиницията: \( \left( \frac{64}{125} \right)^{\frac{2}{3}} = \left( \sqrt[3]{\frac{64}{125}} \right)^2 \).
Коренуваме: \( \sqrt[3]{\frac{64}{125}} = \frac{\sqrt[3]{64}}{\sqrt[3]{125}} = \frac{4}{5} \).
Повдигаме на квадрат: \( \left( \frac{4}{5} \right)^2 = \frac{16}{25} \).
Отговор: \( \frac{16}{25} \).

Надвий
домашното
с хиляди решения, уроци и тестове:

Математика

97240 решения

2132 уроци и тестове

Иконка Математика
4 клас
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас

Литература

773 материали

Иконка Литература
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас