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数学

什么是乘方和指数?

简短回答

乘方是把同一个数连乘若干次的运算,右上角的小数字叫指数,表示乘几次。所以 2⁴ 表示 2 × 2 × 2 × 2 = 16。

11–16 岁中学

一句话说明

乘方告诉你把一个数乘几次,所以 5³ = 5 × 5 × 5 = 125。

详细讲解

写 3 × 3 × 3 × 3 × 3 太累了,所以我们写成 3⁵。大的数 3 叫作底数,右上角的小数字 5 叫作指数。整个 3⁵ 叫作一个幂,读作“3 的 5 次方”。在英国,这个小数字也叫 index(复数 indices);在美国,通常叫 exponent。

  • 4² = 4 × 4 = 16(读作“4 的平方”,见平方数)
  • 4³ = 4 × 4 × 4 = 64(读作“4 的立方”)
  • 4⁴ = 256(读作“4 的 4 次方”)
  • 火箭
  • 行星
科学家用 10 的幂来写巨大的距离,比如地球到太阳约 1.5 亿千米(1.5 × 10⁸ 千米)。

幂增长得极快。把一张纸对折,就有 2 层厚。再折一次:4 层。折 10 次以后,会有 2¹⁰ = 1024 层。这种成倍增长就是计算机用 2 的幂来计数的原因(1 千字节传统上是 2¹⁰ 字节)。

10 的幂和位值有关:10² = 100,10³ = 1000,10⁶ = 1000000。

指数法则(底数相同):

规则 例子
相乘:指数相加 2³ × 2⁴ = 2⁷
相除:指数相减 5⁶ ÷ 5² = 5⁴
幂的乘方:指数相乘 (3²)³ = 3⁶
零次方 9⁰ = 1
负指数:取倒数 2⁻³ = 1/2³ = 1/8

为什么 9⁰ = 1?看这个规律:9³ = 729,9² = 81,9¹ = 9。每一步都除以 9。再多一步,就是 9 ÷ 9 = 1。

乘方在运算顺序里排得很靠前:在 2 + 3² 里,先算乘方,得 2 + 9 = 11。

例子

  • 6² = 36
  • 2³ = 8
  • 1⁵⁰ = 1
  • (−2)³ = −8
  • 3 × 10⁵ = 300000
  • x² × x³ = x⁵

常见错误

  • 把底数和指数相乘。 3⁴ 是 81,不是 12。
  • 把底数不同的幂相加指数。 2³ × 5² 不能合并成一个幂。
  • 负数忘了括号。 −3² 表示 −(3²) = −9,而 (−3)² = 9。括号很重要。

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乘方和指数

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2⁵ 等于多少?

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平方数

平方数是一个整数乘以它自己得到的数,比如 4 × 4 = 16。最小的几个平方数是 1、4、9、16、25 和 36。

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平方根

一个数的平方根,是自己乘自己等于这个数的数。25 的平方根是 5,因为 5 × 5 = 25。符号是 √。

数学 · 11–16 岁

运算顺序

运算顺序是大家约定的计算顺序:先算括号里的,再算乘方,然后算乘除,最后算加减。英国学生用 BIDMAS,美国学生用 PEMDAS 来记。

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数位和位值

位值是指一个数字的大小取决于它在数中所在的位置。在 352 中,3 表示 300,5 表示 50,2 表示 2。

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体积

体积是立体物体所占空间的大小,用立方单位来计量,如 cm³ 或 m³。长 4 厘米、宽 3 厘米、高 2 厘米的盒子,体积是 24 立方厘米。

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因数是能整除一个数的数(12 的因数有 1、2、3、4、6 和 12)。倍数是它乘法口诀里的数(12、24、36……)。

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