乘方

多個相同因數相乘的運算

求n個相同因數乘積的運算,叫做乘方,乘方的結果叫做冪(power)。其中,a叫做底數(base number),n叫做指數(exponent)。當aⁿ看作a的n次乘方的結果時,也可讀作“a的n次冪”或“a的n次方”。

一個數都可以看作自己本身的一次方,指數1通常省略不寫。在寫分數和負數的n次方時要加括弧。四則運算順序:先乘方,再括弧(先小括弧,再中括弧,最後大括弧),接乘除,尾加減。

計算一個數的小數次方,如果那個小數是有理數,就把它化為(即分數)的形式。特別的,除0以外的任何數的0次方均等於1。0的非正指數冪沒有意義。

定義


註:下面的討論中,底數均不為0。

常用公式


同底數冪法則

同底數冪相乘除,原來的底數作底數,指數的和或差作指數。
例如:
1)
2)
3)
推導示例:
中,m=2,n=4,那麼
=
=
=
=

正整數指數冪法則

,其中 *(即k為正整數)

指數為0冪法則

,其中 *
推導:
=
=
=1

負整數指數冪法則

,其中 *
推導:
=
=
=

正分數指數冪法則

,其中 *(即m,n為正整數)

負分數指數冪法則

,其中, *
推導:
=
=
=
=1/
=
分數指數冪時,當 *,且 時,則該數在實數範圍內無意義
特別地,0的非正數指數冪沒有意義

平方差

兩數和乘兩數差等於它們的平方差。
用字母表示為:
推導:
=
=
=

分數的乘方法則

證明:
=
=

冪的乘方法則

冪的乘方,底數不變,指數相乘。
用字母表示為:
特別指出:

積的乘方

積的乘方,先把積中的每一個因數分別乘方,再把所得的冪相乘。
用字母表示為:
這個積的乘方法則也適用於三個以上乘數積的乘方。如:

同指數冪乘法

同指數冪相乘,指數不變,底數相乘。
用字母表示為:

完全平方

兩數和(或差)的平方,等於它們的平方的和加上(或者減去)它們的積的2倍。
用字母表示為:
我們一般把它叫作完全平方公式

立方差

多項式平方

二項式

艾薩克·牛頓發現了二項式。二項式是乘方里的複雜運算。右圖為二項式計演演算法則。一般來說,二項式的各項係數按排列順序也可以這樣表示:
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
1 5 10 10 5 1
…… …… ……
這就是著名的楊輝三角。

符號法則

(1)負數的偶次冪是正數,負數的奇數冪是負數。
( 2)正數的任何次冪都是正數。
(3)0的任何正數次冪都是0。

速算


有些較特殊的數的平方,掌握規律后,可以使計算速度加快,現介紹如下。
由n個1組成的數的平方
我們觀察下面的例子。
1²=1
11²=121
111²=12321
1111²=1234321
11111²=123454321
111111²=12345654321
……
由以上例子可以看出這樣一個規律;求由n個1組成的數的平方,先由1寫到n,再由n寫到1,即:
11…1(n個1)²=1234…(n-1)n(n-1)…4321
注意:其中n只佔一個數位,滿10應向前進位,當然,這樣的速算不宜位數過多。
由n個3組成的數的平方
我們仍觀察具體實例:
3²=9
33²=1089
333²=110889
3333²=11108889
33333²=1111088889
由此可知:
33…3(n個3)² = 11…11[(n-1)個1] 0 88…88[(n-1)個8] 9
個位是5的數的平方
把a看作10的個數,這樣個位數字是5的數的平方可以寫成;(10a+5)²的形式。根據完全平方式推導;
=
=
=
由此可知:個位數字是5的數的平方,等於去掉個位數字后,所得的數與比這個數大1的數相乘的積,後面再寫上25。

科學記數法


一個絕對值大於等於1的數可以寫成(其中,,且n為正整數)的形式叫做科學記數法 例如:
當是負整數指數冪的時候,絕對值小於1的數也可以用科學記數法表示。例如: ,即絕對值小於1的數也可以用科學記數法表示為 的形式,其中是正整數。
任何非0實數的0次方都等於1。

自然數乘方


注意:只能用於求底數、指數均為自然數,且冪不大於2147483647的乘方運算,否則會出錯.
var a,b,c,i:longint;{longint的範圍較大,為[-2147483648,2147483647]上所有整數}beginc:=1;{因為正整數的0次方均為1}readln(a,b);{輸入底數,指數}if (a=0) and (b=0) then writeln('無效輸入');{0的0次方無意義}for i:=1 to b do c:=c*a;{for循環實現計算c=a^b}writeln(c);{輸出c}end.