师:今天我们来共同学习有理数的乘方第一课时。首先看这样一个问题,边长为a的正方形的面积是多少呢?
生:根据正方形的面积公式,列出a×a,记作a2,读作a的平方或a的二次方。
师:那棱长为a的正方体的体积是多少呢?
生:根据正方体的体积公式,得出a×a×a,记作a3,读作a的立方或a的三次方。
师:请同学们再猜想一下,如果4个a相乘,乃至一般的n个相同的因数a相乘,即n个a相乘,该怎么表示呢?
生:记作a?,读作a的n次方。
师:没错,求n个相同因数积的运算叫做乘方。这里要注意是积,也就是乘法运算,乘方的结果叫做幂。在a?中,a叫做底数,n叫做指数。当把a?看作a的n次方的结果时,也可读作a的n次幂。一般规定一个数可以看作这个数本身的一次方,例如5就是5的一次方,指数1通常省略不写。根据乘方的概念,我们来解决下面的问题。先读出下列各数,指出其中的底数和指数,并说出它们的意义。请同学们自己完成。
(学生完成后)
师:我们一起来读一读,并说一说它们的意义,看看与你做的是否一样。第一,读作7的4次方,底数是7,指数是4,表示7×7×7×7。第二,读作 -2的5次方,底数是 -2,指数是5,表示5个 -2相乘,即 -2× -2× -2× -2× -2 。第三,读作 -3/5的3次方,底数是 -3/5,指数是3,表示 -3/5× -3/5× -3/5 。以上各数大家都认识了,那接下来的数它们之间有什么关系呢?我们来看问题2,请指出下列各数的异同。首先看第一题 -2的4次方,它表示什么?
生:它表示4个 -2相乘。
师:那第二个数呢,我们可以理解成它是2的4次方的相反数,那它表示什么意思呢?
生:它表示 -(2×2×2×2),也可以理解为是2×2×2×2积的相反数。
师:第二题,根据前面的学习,我们知道,第一个表示三个2/3相乘,也就是2/3×2/3×2/3 。第二个指数3在分子部分,那它表示什么意思呢?
生:它表示的是(2×2×2)与3的比值。
师:对,它们表示的意义是不同的。所以在书写过程当中,当底数是负数或分数时,一定要用括号把底数括起来。通过以上学习,我们来做个小练习。第一题,把下列乘法式子写成乘方的形式,请同学们抓紧时间完成。
(学生完成后)
师:我们来看第一题,与你写的是不是一样的,我们可以写成1的6次方。第二题可以写成 -3的4次方。第三题大家一定要注意,式子最前面有一个负号,它写成的是 -(2/5)的5次方。第2题,根据乘方的意义,把下列乘方写成乘法的形式。第一题 -0.6的3次方表示为3个 -0.6相乘,可以写成 -0.6× -0.6× -0.6 。第二题,我们可以读作5/7的4次方的相反数,它可以写成 -(5/7×5/7×5/7×5/7)。第三题,我们把a - b看成一个整体,它表示的意义是两个a - b相乘,写成乘法的形式,也就是(a - b)2 = (a - b)×(a - b)。同学们,你们做对了吗?我们接下来看例2计算。 -4的3次方,根据乘方的意义,它表示什么?
生:它表示三个 -4相乘。
师:没错, -4的3次方 = -4× -4× -4 = -64。因为是奇数个负数相乘,所以最终判断它的符号为负号,然后把各个因数的绝对值相乘,结果就是 -64 。 -2的4次方呢,它表示什么?
生:它表示4个 -2相乘。
师:写成乘法的形式就是 -2× -2× -2× -2 ,这里是4个 -2相乘,那么最终积的符号应该是正号,并把它们的绝对值相乘,结果就是16。第三题, -2/3的3次方。它表示什么?
生:它表示三个 -2/3相乘,即 -2/3× -2/3× -2/3 。
师:一共是3个 -2/3相乘,最终积的符号是负号,并把绝对值相乘,结果就是 -8/27 。同学们,你做对了吗?通过例2你发现负数的幂的正负有什么规律吗?请同学们思考一下。
生:当指数是奇数时,负数的幂是负数;当指数是偶数时,负数的幂是正数。
师:非常好。因此,我们可以得出,当底数是负数时,指数是奇数,那么它的幂就是负数;当指数是偶数时,它的幂就是正数。请同学们根据我们刚才所得的结论完成第3题。
(学生完成后)
师:同学们,你们完成好了吗?我们一起来看一看你算的是否正确。第一题, -1的10次方表示10个 -1相乘,且底数是负数,指数是偶数。我们首先可以判断它的幂的结果是正数,然后把绝对值相乘,结果就是1。 -1的7次方,底数是负数,指数是奇数,那它的幂最终的符号是负号,然后再算出1的7次方是1,因此第二题的答案是 -1 。第三题,8的3次方表示3个8相乘,那最终的答案是512 。第四题, -5的3次方底数是负数,指数是奇数,那么幂的符号应该是负号,再计算出5的3次方,答案就是 -125 。第5题,0.1的3次方表示3个0.1相乘,结果就是0.001 。第6题 -1/2的4次方底数是负数,指数是偶数,那它的幂就是正数,最终结果应该是1/16 。第7题,0的2022次方,它表示什么意思呢?
