Phép tính lũy thừa CTST
Với số nguyên dương n, số thực a ≠ 0, lũy thừa của a với số mũ -n xác định bởi
\({a^{ - n}} = \frac{1}{{{a^n}}}\).
Ví dụ:
\({\left( {\frac{2}{5}} \right)^{ - 2}} = \dfrac{1}{{{{\left( {\dfrac{2}{5}} \right)}^2}}} = \dfrac{1}{{\dfrac{4}{{25}}}} = \dfrac{{25}}{4}\)
\({\left( { - \dfrac{1}{3}} \right)^{ - 4}} = \dfrac{1}{{{{\left( { - \dfrac{1}{3}} \right)}^4}}} = \dfrac{1}{{\dfrac{{{{\left( { - 1} \right)}^4}}}{{{3^4}}}}} = \dfrac{{{3^4}}}{{{1^4}}} = 81\)
\({\left( { - 55} \right)^0} = 1\)
Chú ý: a) Với
\({a^0} = 1\) với mọi
\(a \in \mathbb{R},a \ne 0\).
b)
\({0^0}\) và
\({0^{ - n}},\left( {n > 0} \right)\) không có nghĩa.
2. Căn bậc n
Cho số nguyên dương n, (n ≥ 2) và số thực b bất kì. Nếu có số thực a sao cho:
\({a^n} = b\)
thì a được gọi là một căn bậc n của b.
Cho n là số nguyên dương (n ≥ 2), b là một số thực bất kì. Khi đó:
- Nếu n là số chẵn thì:
- b < 0 không tồn tại căn bậc n của b.
- b = 0 có một căn bậc n của b là 0.
- b > 0 có hai căn bậc n của b đối nhau, kí hiệu giá trị dương
\(\sqrt[n]{b}\) và giá trị âm
\(-\sqrt[n]{b}\).
- Nếu n là số lẻ thì có duy nhất một căn bậc n của b, kí hiệu là
\(\sqrt[n]{b}\).
Chú ý:
- Nếu n chẵn thì căn thức
\(\sqrt[n]{b}\) có nghĩa khi chỉ khi
\(b \geqslant 0\). - Nếu n lẻ thì căn thức
\(\sqrt[n]{b}\) luôn có nghĩa với mọi số thực b.
Tính chất
Với điều kiện các căn thức đều có nghĩa ta có:
|
|
Ví dụ: Tính giá trị các biểu thức:
|
a) |
b) |
|
c) |
d) |
|
e) |
f) |
Hướng dẫn giải
a)
\(\sqrt[3]{{0,001}} = \sqrt[3]{{{{10}^{ - 3}}}} = \sqrt[3]{{{{\left( {{{10}^{ - 1}}} \right)}^3}}} = {10^{ - 1}} = 0,1\)
b)
\(\sqrt[5]{{ - 32}} = \sqrt[5]{{{{\left( { - 2} \right)}^5}}} = - 2\)
c)
\(\sqrt[4]{{\frac{{81}}{{16}}}} = \sqrt[4]{{\frac{{{3^4}}}{{{2^4}}}}} = \sqrt[4]{{{{\left( {\frac{3}{2}} \right)}^4}}} = \frac{3}{2}\)
d)
\(- \sqrt[6]{{{{100}^3}}} = - \sqrt[6]{{{{\left( {{{10}^2}} \right)}^3}}} = - \sqrt[6]{{{{10}^6}}} = - {10^1} = - 10\)
e)
\(\sqrt[4]{{{{\left( {\sqrt 3 - 2} \right)}^4}}} = \left| {\sqrt 3 - 2} \right| = 2 - \sqrt 3\)
f)
\(\sqrt[5]{{{{\left( {2 - \sqrt 5 } \right)}^5}}} = 2 - \sqrt 5\)
3. Lũy thừa với số mũ hữu tỉ
Cho số thực dương a và số hữu tỉ
\(r = \frac{m}{n},\left( {m,n \in \mathbb{Z},n > 0} \right)\)
Lũy thừa a với số mũ r, kí hiệu là
\({a^r}\) được xác định bởi:
\({a^r} = {a^{\frac{m}{n}}} = \sqrt[n]{{{a^m}}}\).
Ví dụ: Không sử dụng máy tính cầm tay, tính giá trị của các biểu thức.
|
a) |
b) |
c) |
d) |
e) |
Hướng dẫn giải
a)
\({8^{ - \frac{2}{3}}} = \sqrt[3]{{{8^{ - 2}}}} = \sqrt[3]{{{{\left( {{2^3}} \right)}^{ - 2}}}} = \sqrt[3]{{{{\left( {{2^{ - 2}}} \right)}^3}}} = {2^{ - 2}} = \frac{1}{4}\)
b)
\({32^{ - \frac{2}{5}}} = \sqrt[5]{{{{32}^{ - 2}}}} = \sqrt[5]{{{{\left( {{2^5}} \right)}^{ - 2}}}} = \sqrt[5]{{{{\left( {{2^{ - 2}}} \right)}^5}}} = {2^{ - 2}} = \frac{1}{4}\)
c)
\({81^{1,25}} = {81^{\frac{5}{4}}} = \sqrt[4]{{{{81}^5}}} = \sqrt[4]{{{{\left( {{3^4}} \right)}^5}}} = \sqrt[4]{{{{\left( {{3^5}} \right)}^4}}} = {3^5} = 243\)
d)
\({1000^{ - \frac{2}{3}}} = \sqrt[3]{{{{1000}^{ - 2}}}} = \sqrt[3]{{{{\left( {{{10}^3}} \right)}^{ - 2}}}} = \sqrt[3]{{{{\left( {{{10}^{ - 2}}} \right)}^3}}} = {10^{ - 2}} = 0,01\)
e)
\({\left( {\frac{{16}}{{81}}} \right)^{ - \frac{1}{4}}} = \sqrt[4]{{{{\left( {\frac{{16}}{{81}}} \right)}^{ - 1}}}} = \sqrt[4]{{{{\left[ {{{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^4}} \right]}^{ - 1}}}}\)
\(= \sqrt[4]{{{{\left[ {{{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^{ - 1}}} \right]}^4}}} = {\left( {\frac{2}{3}} \right)^{ - 1}} = \frac{3}{2}\)
4. Lũy thừa với số mũ thực
Giới hạn của dãy số
\(\left( {{a^{{r_n}}}} \right)\) được gọi là lũy thừa của số thực dương a với số mũ
\(\beta\), kí hiệu là
\({a^\beta }\) ta có:
\({a^\beta } = \mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } {a^{{r_n}}};\left( {\beta = \mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } {r_n}} \right)\)
\({1^\beta } = 1;\left( {\forall \beta \in \mathbb{R}} \right)\)
5. Tính chất của phép tính lũy thừa
Với
\(a,b \in \mathbb{R^+},\alpha ,\beta \in \mathbb{R}\) ta có:
|
|
Ví dụ: Cho a và b là hai số dương,
\(a \ne b\). Rút gọn biểu thức:
\(M = \left[ {\frac{{a - b}}{{{a^{\frac{3}{4}}} + {a^{\frac{1}{2}}}{b^{\frac{1}{4}}}}} - \frac{{{a^{\frac{1}{2}}} - {b^{\frac{1}{2}}}}}{{{a^{\frac{1}{4}}} + {b^{\frac{1}{4}}}}}} \right]:\left( {{a^{\frac{1}{4}}} - {b^{\frac{1}{4}}}} \right)\)
Hướng dẫn giải
Ta có:
\(\frac{{a - b}}{{{a^{\frac{3}{4}}} + {a^{\frac{1}{2}}}{b^{\frac{1}{4}}}}} = \frac{{a - b}}{{{a^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{4}}} + {b^{\frac{1}{4}}}} \right)}}\)
Khi đó:
\(M = \left[ {\frac{{a - b}}{{{a^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{4}}} + {b^{\frac{1}{4}}}} \right)}} - \frac{{{a^{\frac{1}{2}}} - {b^{\frac{1}{2}}}}}{{{a^{\frac{1}{4}}} + {b^{\frac{1}{4}}}}}} \right]:\left( {{a^{\frac{1}{4}}} - {b^{\frac{1}{4}}}} \right)\)
\(M = \left[ {\frac{{a - b}}{{{a^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{4}}} + {b^{\frac{1}{4}}}} \right)}} - \frac{{{a^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{2}}} - {b^{\frac{1}{2}}}} \right)}}{{{a^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{4}}} + {b^{\frac{1}{4}}}} \right)}}} \right]:\left( {{a^{\frac{1}{4}}} - {b^{\frac{1}{4}}}} \right)\)
\(M = \frac{{a - b - {a^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{2}}} - {b^{\frac{1}{2}}}} \right)}}{{{a^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{4}}} + {b^{\frac{1}{4}}}} \right)}}:\left( {{a^{\frac{1}{4}}} - {b^{\frac{1}{4}}}} \right)\)
\(M = \frac{{{a^{\frac{1}{2}}}{b^{\frac{1}{2}}} - b}}{{{a^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{4}}} + {b^{\frac{1}{4}}}} \right)}}:\left( {{a^{\frac{1}{4}}} - {b^{\frac{1}{4}}}} \right)\)
\(M = \frac{{{b^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{2}}} - {b^{\frac{1}{2}}}} \right)}}{{{a^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{4}}} + {b^{\frac{1}{4}}}} \right)}}.\frac{1}{{\left( {{a^{\frac{1}{4}}} - {b^{\frac{1}{4}}}} \right)}}\)
\(M = \frac{{{b^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{4}}} - {b^{\frac{1}{4}}}} \right)\left( {{a^{\frac{1}{4}}} + {b^{\frac{1}{4}}}} \right)}}{{{a^{\frac{1}{2}}}\left( {{a^{\frac{1}{4}}} + {b^{\frac{1}{4}}}} \right)}}.\frac{1}{{\left( {{a^{\frac{1}{4}}} - {b^{\frac{1}{4}}}} \right)}}\)
\(M = \frac{{{b^{\frac{1}{2}}}}}{{{a^{\frac{1}{2}}}}} = {\left( {\frac{b}{a}} \right)^{\frac{1}{2}}}\)