3. Число со степенью
Физические величины при измерениях и вычислениях обычно выражают числами. Они могут значительно отличаться друг от друга и выражаться как чрезвычайно малыми, так и гигантскими числами. Например, размеры различных тел лежат в пределах от микроскопических до космических масштабов и различаются в \(1000000000000000000000000000000. \) раз (всего надо написать \(60\) нулей).
Как же записать очень малое или очень большое число, чтобы сэкономить бумагу, чтобы легко было оперировать этими числами — складывать, вычитать, умножать, делить, да и вообще быстро прочитать и понять записанное?
Наиболее удобный способ записи малых и больших чисел заключается в использовании множителя \(10\) в некоторой степени.
например, число 2000 можно записать как 2 ⋅ 1000 , или 2 ⋅ 10 3 . Степень \(10\) (в данном случае «\(3\)») показывает, сколько нулей нужно приписать справа за первым множителем (в нашем примере — «\(2\)»).
Это называют записью числа в стандартной форме.
Если число содержит более чем одну значащую цифру, например 21500 , то его можно записать как 2150 ⋅ 10 1 , или 215 ⋅ 10 2 , или 21, 5 ⋅ 10 3 , или 2, 1 5 ⋅ 10 4 , или 0, 2 1 5 ⋅ 10 5 , или 0,0 2 1 5 ⋅ 10 6 , и так далее.
Обрати внимание!
Надо запомнить: в стандартной форме числа до запятой всегда оставляют только одну цифру, отличную от нуля, а остальные цифры записывают после запятой.
Итак, в стандартной форме число 21500 = 2, 1 5 ⋅ 10 4 .
Когда надо будет «разворачивать» (то есть записывать в обычном виде) число, представленное в стандартной форме, например 3,71 ⋅ 10 5 , то начинай отсчитывать цифры в количестве пяти (таков в нашем примере показатель степени десяти) сразу после запятой, включая и значащие цифры «\(71\)», а недостающие цифры замени нулями: 3,71 ⋅ 10 5 = 371000 .
С большими числами мы разобрались, перейдём теперь к малым.
число 0,0375 тоже можно записать в стандартной форме так: 3, 75 ⋅ 10 − 2 . Первый множитель — первая значащая цифра, затем запятая и остальные цифры (в нашем примере это «\(3\)», «запятая», «\(75\)»). Показатель степени равен позиции после запятой, на которой стоит первая отличная от нуля цифра (в нашем примере это вторая позиция, поскольку именно там стоит первая ненулевая цифра «\(3\)»).
Перед показателем ставится знак « минус », и это означает, что при «разворачивании» числа нули нужно будет ставить не справа, а слева.
Формулы сокращенного умножения:
степень суммы и степень разности
Формулы сокращенного умножения включают в себя следующие группы формул:
Степень суммы
Группа формул «Степень суммы» составляет Таблицу 1. Эти формулы можно получить, выполняя вычисления в следующем порядке:
| (x + y) 2 = (x + y)(x + y) , (x + y) 3 = (x + y) 2 (x + y) , (x + y) 4 = (x + y) 3 (x + y) |
Группу формул «Степень суммы» можно получить также с помощью треугольника Паскаля и с помощью бинома Ньютона, которым посвящены специальные разделы нашего справочника.
Таблица 1. – Степень суммы
| Название формулы | Формула |
| Квадрат (вторая степень) суммы | (x + y) 2 = x 2 + 2xy + y 2 |
| Куб (третья степень) суммы | (x + y) 3 = x 3 + 3x 2 y + 3xy 2 + y 3 |
| Четвертая степень суммы | (x + y) 4 = x 4 + 4x 3 y + 6x 2 y 2 + 4xy 3 + y 4 |
| Пятая степень суммы | (x + y) 5 = x 5 + 5x 4 y + 10x 3 y 2 + 10x 2 y 3 + 5xy 4 + y 5 |
| Шестая степень суммы | (x + y) 6 = x 6 + 6x 5 y + 15x 4 y 2 + 20x 3 y 3 + 15x 2 y 4 + 6xy 5 + y 6 |
| … | … |
Квадрат (вторая степень) суммы
Куб (третья степень) суммы
Четвертая степень суммы
(x + y) 4 = x 4 + 4x 3 y +
+ 6x 2 y 2 + 4xy 3 + y 4
Пятая степень суммы
(x + y) 5 = x 5 + 5x 4 y +
+ 10x 3 y 2 +
+ 10x 2 y 3 +
+ 5xy 4 + y 5
Шестая степень суммы
(x + y) 6 = x 6 + 6x 5 y +
+ 15x 4 y 2 +
+ 20x 3 y 3 +
+ 15x 2 y 4 + 6xy 5 + y 6
Общая формула для вычисления суммы
с произвольным натуральным значением n рассматривается в разделе «Бином Ньютона» нашего справочника.
Степень разности
Если в формулах из Таблицы 1 заменить y на – y , то мы получим группу формул «Степень разности» (Таблица 2.):
Таблица 2. – Степень разности
| Название формулы | Формула |
| Квадрат (вторая степень) разности | (x – y) 2 = x 2 – 2xy + y 2 |
| Куб (третья степень) разности | (x – y) 3 = x 3 – 3x 2 y + 3xy 2 – y 3 |
| Четвертая степень разности | (x – y) 4 = x 4 – 4x 3 y + 6x 2 y 2 – 4xy 3 + y 4 |
| Пятая степень разности | (x – y) 5 = x 5 – 5x 4 y + 10x 3 y 2 – 10x 2 y 3 + 5xy 4 – y 5 |
| Шестая степень разности | (x – y) 6 = x 6 – 6x 5 y + 15x 4 y 2 – 20x 3 y 3 + 15x 2 y 4 – 6xy 5 + y 6 |
| … | … |
Квадрат (вторая степень) разности
Куб (третья степень) разности
Четвертая степень разности
(x – y) 4 = x 4 – 4x 3 y +
+ 6x 2 y 2 – 4xy 3 + y 4
Пятая степень разности
(x – y) 5 = x 5 – 5x 4 y +
+ 10x 3 y 2 –
– 10x 2 y 3 +
+ 5xy 4 – y 5
Шестая степень разности
(x – y) 6 = x 6 – 6x 5 y +
+ 15x 4 y 2 –
– 20x 3 y 3 +
+ 15x 2 y 4 – 6xy 5 + y 6
Квадрат многочлена
Следующая формула применяется достаточно часто и называется «Квадрат многочлена» :
Словами эту формулу можно выразить так: — «Квадрат многочлена равен сумме квадратов всех его членов плюс сумма всевозможных удвоенных произведений его членов».
Куб трехчлена
Следующая формула называется «Куб трехчлена» :
(x + y + z) 3 =
= x 3 + y 3 + z 3 + 3x 2 y +
+ 3x 2 z + 3xy 2 +
+ 3xz 2 +
+ 3y 2 z + 3yz 2 + 6xyz .
Другие формулы сокращенного умножения приведены в разделе «Формулы сокращенного умножения: сумма степеней, разность степеней» нашего справочника.
| До ЕГЭ по математике осталось | |||
| дней | часов | минут | секунд |
Степенные или показательные уравнения.
Рекомендуем подписаться на канал на youtube нашего сайта TutoMath.ru, чтобы быть в курсе всех новых видео уроков.
Для начала вспомним основные формулы степеней и их свойства.
Произведение числа a само на себя происходит n раз, это выражение мы можем записать как a•a•…•a=a n
3. a n • a m = a n + m
5. a n b n = (ab) n
7. a n /a m = a n — m
Степенные или показательные уравнения – это уравнения в которых переменные находятся в степенях (или показателях), а основанием является число.
Примеры показательных уравнений:
В данном примере число 6 является основанием оно всегда стоит внизу, а переменная x степенью или показателем.
Приведем еще примеры показательных уравнений.
2 x *5=10
16 x — 4 x — 6=0
Теперь разберем как решаются показательные уравнения?
Возьмем простое уравнение:
Такой пример можно решить даже в уме. Видно, что x=3. Ведь чтобы левая и правая часть были равны нужно вместо x поставить число 3.
А теперь посмотрим как нужно это решение оформить:
Для того, чтобы решить такое уравнение, мы убрали одинаковые основания (то есть двойки) и записали то что осталось, это степени. Получили искомый ответ.
Теперь подведем итоги нашего решения.
Алгоритм решения показательного уравнения:
1. Нужно проверить одинаковые ли основания у уравнения справа и слева. Если основания не одинаковые ищем варианты для решения данного примера.
2. После того как основания станут одинаковыми, приравниваем степени и решаем полученное новое уравнение.
Теперь прорешаем несколько примеров:
Начнем с простого.
Основания в левой и правой части равны числу 2, значит мы можем основание отбросить и приравнять их степени.
x+2=4 Получилось простейшее уравнение.
x=4 — 2
x=2
Ответ: x=2
В следующем примере видно, что основания разные это 3 и 9.
Для начала переносим девятку в правую сторону, получаем:
Теперь нужно сделать одинаковые основания. Мы знаем что 9=3 2 . Воспользуемся формулой степеней (a n ) m = a nm .
Получим 9 х+8 =(3 2 ) х+8 =3 2х+16
3 3х = 3 2х+16 теперь видно что в левой и правой стороне основания одинаковые и равные тройке, значит мы их можем отбросить и приравнять степени.
3x=2x+16 получили простейшее уравнение
3x — 2x=16
x=16
Ответ: x=16.
Смотрим следующий пример:
2 2х+4 — 10•4 х = 2 4
В первую очередь смотрим на основания, основания разные два и четыре. А нам нужно, чтобы были — одинаковые. Преобразовываем четверку по формуле (a n ) m = a nm .
4 х = (2 2 ) х = 2 2х
И еще используем одну формулу a n • a m = a n + m :
2 2х+4 = 2 2х •2 4
Добавляем в уравнение:
2 2х •2 4 — 10•2 2х = 24
Мы привели пример к одинаковым основаниям. Но нам мешают другие числа 10 и 24. Что с ними делать? Если приглядеться видно, что в левой части у нас повторяется 2 2х ,вот и ответ — 2 2х мы можем вынести за скобки:
2 2х (2 4 — 10) = 24
Посчитаем выражение в скобках:
2 4 — 10 = 16 — 10 = 6
Все уравнение делим на 6:
Представим 4=2 2 :
2 2х = 2 2 основания одинаковые, отбрасываем их и приравниваем степени.
2х = 2 получилось простейшее уравнение. Делим его на 2 получаем
х = 1
Ответ: х = 1.
9 х – 12*3 х +27= 0
Преобразуем:
9 х = (3 2 ) х = 3 2х
Получаем уравнение:
3 2х — 12•3 х +27 = 0
Основания у нас одинаковы равны трем.В данном примере видно, что у первой тройки степень в два раза (2x) больше, чем у второй (просто x). В таком случаем можно решить методом замены. Число с наименьшей степенью заменяем:
Тогда 3 2х = (3 х ) 2 = t 2
Заменяем в уравнении все степени с иксами на t:
t 2 — 12t+27 = 0
Получаем квадратное уравнение. Решаем через дискриминант, получаем:
D=144-108=36
t1 = 9
t2 = 3
Возвращаемся к переменной x.
3 х = 9
3 х = 3 2
х1 = 2
Один корень нашли. Ищем второй, из t2:
t2 = 3 = 3 х
3 х = 3 1
х2 = 1
Ответ: х1 = 2; х2 = 1.
На сайте Вы можете в разделе ПОМОГИТЕ РЕШИТЬ задавать интересующие вопросы мы Вам обязательно ответим.
Вступайте в группу ВКОНТАКТЕ
Как выразить X из формулы.
Пожалуйста, используйте IE6/7/8 с плагином MathPlayer, Firefox с установленными математическими шрифтами или Opera 9.5 и выше.
| Объявления | Последний пост | |
|---|---|---|
| Работодателям и кадровым агентствам: Размещение вакансий | 26.03.2008 03:07 | |
| Книги по математике и экономике в добрые руки! | 07.10.2023 13:49 | |
| ML Research Engineer, до $8k/мес net | 06.09.2023 14:11 | |
18.03.2013 12:58
Дата регистрации:
10 лет назад
Как выразить X из формулы.
Всем привет, подскажите как из формулы вида:
выразить x через y ?
18.03.2013 14:08
Дата регистрации:
14 лет назад
Посты: 13 190
А никак не выразить,
хоть тресни.
18.03.2013 14:56
Дата регистрации:
13 лет назад
Посты: 1 074
Что значит выразить и как можно выразить
Цитата
nikphil
Всем привет, подскажите как из формулы вида:
выразить x через y ?
Сама постановка задачи требует уточнения! Если Вы имеете в виду выражение x через y в виде некой формулы, то это в самом деле невозможно. Это потому, что фактически Вам необходимо при заданном y решать уравнение y = x^7/(x-1)^2.5 относительно x . Но это уравнение, после возведения в квадрат, сводится к уравнению 14 степени, для корней которых нет конечных формул (в этом случае говорят, что уравнение не решается в радикалах).
Тем не менее, проблема вполне разрешима! Дело в том, что Ваше уравнение можно решать численно, т.е. приближённо с любой разумной степенью точности. Конечно, гораздо проще это делать не вручную, а в любом матпакете (Maple, Mathcad и т.п.). Для этого несложно написать процедуру программирования, на вход которой подаётся значение величины y , а на выходе выдаются соответствующие значения x .
Если возникнут проблемы с написанием процедуры, пишите!
Редактировалось 2 раз(а). Последний 18.03.2013 14:59.