ぬうがくブログ

数学っぽいことを気になったときに気になったように書き綴ります。たまに別の趣味と混ざります。

累乗と指数

 

レベル1

 

累乗と指数

 同じ数や文字を複数個掛け合わせる計算を,累乗といいます。an 個掛け合わせるとき,a^n と書き,an 乗(えーのえぬじょう) と読みます。
また,a^na にあたる数を底(てい),n にあたる数を 指数(しすう) といいます。

 

さっそく例を考えてみましょう。たとえば,次のとおりです。

(例1):2^5 = 2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2 = 32

(例2):(-3)^3=(-3)\times(-3)\times(-3)=-27

(例3):0.1^4=0.1 \times 0.1 \times 0.1 \times 0.1 = 0.0001

(例4):\left( \displaystyle\frac{2}{3}\right)^2=\displaystyle\frac{2}{3} \times  \displaystyle\frac{2}{3}= \displaystyle\frac{4}{9}

 

例題1

次の式を計算し,指数を使わずに表してください。たとえば,2^532 と答えてください。

(1) 5^4

(2) (-2)^3

(3) 1.1^3

(4) \left(\displaystyle\frac{3}{4}\right)^4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

例題1の解答

次の式を計算し,指数を使わずに表してください。たとえば,2^532 と答えてください。

(1) 5^4=625

(2) (-2)^3=-8

(3) 1.1^3=1.331

(4) \left(\displaystyle\frac{3}{4}\right)^4=\displaystyle\frac{81}{256}

 


レベル2

 

次の例5,6に挙げる式は,紛らわしいので注意してください。

(例5):-2^4=- 2 \times 2 \times 2 \times 2 = -16
(例6):(-2)^4 = (-2) \times (-2) \times (-2) \times (-2) = 16

例6は -24 乗したものであり
一方例5は(24 乗)に負の符号(-)をつけたものです。
また,例5は次のように考えても良いです。

(例5-a):-2^4 = -1 \times 2^4
(例5-b):-2^4 = 0 - 2^4

 

(例7):1^{10}=1
1 は何乗しても 1 です。

(例8):0^9=0
0 の (正の数) 乗は 0 です。

(例9):5 \times 2^3 = 5 \times 2 \times 2 \times 2 = 5 \times 8= 40
累乗は先に処理します。
(間違っても 5 \times 2^3 = 10^3 = 1000 などとしてはいけない!)

 

例題2

次の式を計算し,指数を使わずに表してください。

(1) (-4)^3

(2) -4^3

(3) -1^{3776}

(4) (-1)^{4649}

(5) 0^{334}

(6) 2 \times 3^4 \times (-2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

例題2の解答

(1) (-4)^3=-64

(2) -4^3=-64

(3) -1^{3776}=-1

(4) (-1)^{4649}=-1

(5) 0^{334}=0

(6) 2 \times 3^4 \times (-2)=-324

 


レベル3

 

次は,文字式での指数の計算です。

(例10):x \times x \times 2y \times (-3y) \times z = -6 x^2 y^2 z
数の部分と文字の部分それぞれに注目して計算すればよいです。

次の例11,12,13は紛らわしいかもしれません。

(例11):x^2 y=x \times x \times y
(例12):xy^2 = x \times y \times y
(例13):(xy)^2 = xy \times xy = x \times y \times x \times y = x^2 y^2
指数がどの文字(あるいは数)にかかっているかに注意しましょう。

割り算では,次のように考えます。

(例14):x^5 \div x^3 = \displaystyle\frac{x \times x \times x \times x \times x}{x \times x \times x} = x^2
x^nn 個の x の積であることに注意して
上のように約分ができます。

(例15):2x^2 y \div (-6 y^2) =- \displaystyle\frac{2 \times x \times x \times y}{6 \times y \times y} = -\displaystyle\frac{x}{3y}
割り算でも,数の部分と文字の部分それぞれに注目して計算すればよいです。

 

例題3

次の式を計算し,\times\div の記号を使わない形で表してください。
たとえば,2 \times x \times x2x^2 と答えてください。

(1) 2x \times 3y \times (-5y)

(2) (-3x)^2 \times 7x

(3) (xyz)^3 \times x

(4) x^6 \div (x^4)

(5) (3x)^3 \div (2x)^2

(6) x^2 \div \left( \displaystyle\frac{1}{2}xy \right)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

例題3の解答

(1) 2x \times 3y \times (-5y) = -30xy^2

(2) (-3x)^2 \times 7x = 63x^3

(3) (xyz)^3 \times x = x^3 y^2 z^2

(4) x^6 \div (x^4) = x^2

(5) (3x)^3 \div (2x)^2 = \displaystyle\frac{27}{4}x

(6) x^2 \div \left( \displaystyle\frac{1}{2}xy \right) = \displaystyle\frac{2x}{y}

 


もっと知りたい方へ

指数についてもっと学びたい方は,こちらを参考にしてください。

shibiremath.hatenablog.com