师:同学们好,今天这节课我们继续学习幂的相关运算。在学习新课之前,先回顾一下前几节课所学知识。大家还记得前几节课学了哪几个幂的运算性质吗?请大声说出来。
生:同底数幂相乘,底数不变,指数相加,即(a^m×a^n = a^{m + n})((m)、(n)都为正整数);幂的乘方,底数不变,指数相乘,即((a^m)^n = a^{mn})((m)、(n)都为正整数);积的乘方,等于各因式乘方的积,即((ab)^n = a^n×b^n)((n)为正整数)。
师:非常好。那请同学们根据所学知识,试着解决这个问题。某航天飞行器在太空中飞行经过(10^3)秒,大约飞行了(10^7)米,它在太空中飞行的速度大约是多少呢?这个式子该怎么列?
师:我们一起来分析,题目中给出飞行路程为(10^7)米,飞行时间为(10^3)秒,根据速度等于路程除以时间,可列式为(10^7÷10^3)。这是一个什么运算呢?又该怎么计算?
生:底数相同,是同底数幂相除。
师:没错,这就是我们这节课要学习的幂的运算第四课时——同底数幂的除法。通过本节课学习,希望大家能有以下收获:一、能通过具体实例的观察和思考,发现同底数幂除法运算规律,并完成推导过程;二、能够描述同底数幂除法的运算性质;三、能够熟练运用幂的运算性质进行计算,解决简单实际问题;四、体会由特殊到一般再到特殊以及类比的探究问题的数学思想方法。带着这些学习目标,开始今天的学习之旅吧。请同学们拿出笔和练习本,算一算(10^7÷10^3)的结果。
师:算好了吗?我们一起来看计算过程。(10^7÷10^3),根据乘方的意义,等于(7)个(10)相乘除以(3)个(10)相乘,然后约分等于(4)个(10)相乘,再利用乘方的意义就等于(10^4)。大家算对了吗?那请同学们再来算一算下面三个式子的结果。
师:好了,同学们,跟着老师来看计算过程。(r^5÷r^3)等于(5)个(r)相乘除以(3)个(r)相乘,最后的结果为(r^2)。第3小题,当底数变成(a)时,类比前两题计算过程,(a^5÷a^2),等于(5)个(a)相乘除以(2)个(a)相乘,就等于(a^3)。继续看第4小题,(5^m÷5^n)((m)、(n)是正整数,且(m>n)),底数是整数,指数变成了字母,同样根据乘方的意义,(5^m÷5^n)等于(m)个(5)相乘除以(n)个(5)相乘,可以写成((m - n))个(5)相乘,最后再根据乘方的意义,等于(5^{m - n})。同学们,你们也是这样算的吗?
师:根据上面的运算,得到下面四个等式:(10^7÷10^3 = 10^4);(2^5÷2^3 = 2^2);(a^5÷a^2 = a^3);(5^m÷5^n = 5^{m - n})。请仔细观察上面各式底数和指数在计算前后有什么关系?
生:底数不变,指数(7 - 3 = 4),(5 - 3 = 2),(5 - 2 = 3),也就是等式左边的指数差等于右边的指数。
师:非常棒。那请同学们思考,如果把底数用(a)表示,指数分别用(m)和(n)来表示(其中(a≠0),(m)、(n)为正整数,且(m>n)),这个运算可以写成什么?
生:可以写成(a^m÷a^n)。
师:对,这就是同底数幂相除。那大家能不能猜想同底数幂相除有什么规律呢?
生:猜想结果等于(a^{m - n})。
师:猜想不一定正确,那就请同学们类比以上运算方法,试着推导一下猜想的结果。
师:亲爱的同学们,有结果了吗?一起来看看。一般地,如果(m)、(n)都是正整数,且(m>n),那么(a^m÷a^n)。根据乘方的意义,等于(m)个(a)相乘除以(n)个(a)相乘,约去(n)个(a)就等于((m - n))个(a)相乘。再根据乘方的意义,((m - n))个(a)相乘积就等于(a^{m - n})。这就是本节课学习的幂的运算性质四——同底数幂的除法,即(a^m÷a^n = a^{m - n})((a≠0),(m)、(n)为正整数,且(m>n))。类比前面学习过的幂的运算性质,能用文字语言描述同底数幂除法的运算性质吗?
生:同底数幂相除,底数不变,指数相减。
师:非常好。这种运算的形式是同底数幂相除,运算方法是底数不变,指数相减。那如何运用这条性质进行计算呢?下面通过几个具体例子加深对运算性质的理解。
师:来看第一小题,(3^9÷3^7)是同底数幂的除法,根据同底数幂除法运算性质,底数不变指数相减,等于(3^{9 - 7}),即(3^2),最后等于(9)。继续看第二小题,(a^{10}÷a^5),底数都为字母(a),仍然是同底数幂的除法,等于(a^{10 - 5}),即(a^5)。通过这两小题计算过程,请同学们注意,当底数相同且是同底数幂相除时,可以直接利用运算性质得到结果。再看第3小题,(x^5÷(-x)^4),同学们有没有发现底数分别为(x)和(-x),它们互为相反数,可以化为同底数。所以通过化简能用同底数幂的除法运算性质,等于(x^5÷x^4),即(x^{5 - 4}),最后等于(x)。
