第二章 · 第三节
有理数的乘方
乘方意义、混合运算顺序

📖 知识点学习

🎯 学习目标

  • 理解乘方的意义,能正确指出乘方算式中的底数、指数和幂
  • 掌握有理数混合运算的顺序,能按顺序正确计算
  • 熟练进行乘方运算,掌握乘方的符号法则
  • 了解科学记数法,能用 a×10n 表示大数
知识点一:乘方的意义
📐 定义
n 个相同因数 a 的积的运算,叫做乘方。记作 an
在 an 中,a 叫做底数n 叫做指数,an 的结果叫做
an = a × a × … × a
(共 n 个 a 相乘)
底数:a(相同因数)
指数:n(因数个数)
:an(运算结果)
知识点二:乘方的符号法则

乘方结果的符号由底数的正负和指数的奇偶共同决定,法则如下:

底数类型 指数 幂的符号 举例
正数 任何正整数 23=8,52=25
负数 奇数 (−2)3=−8
负数 偶数 (−2)4=16
0 正整数 0 03=0,05=0
知识点三:有理数混合运算顺序

一个算式中含有加、减、乘、除、乘方等多种运算时,要按照规定的顺序进行:

  1. 先乘方,再乘除,最后加减 —— 乘方是最高级运算
  2. 同级运算,从左到右 —— 乘与除同级、加与减同级
  3. 有括号先算括号内 —— 顺序为:小括号 ( ) → 中括号 [ ] → 大括号 { }
知识点四:科学记数法
📐 定义
把一个大于 10 的数记成 a×10n 的形式,其中 1 ≤ a < 10,n 是正整数,这种记数方法叫做科学记数法
567 000 000 = 5.67 × 108
小数点向左移动 8 位,所以 n = 8
💡 重要提示:区分 −2⁴ 和 (−2)⁴
  • −24 = −(24) = −16:负号在乘方之外,只对 24 取相反数
  • (−2)4 = +16:负号在乘方之内,底数是 −2,偶数次幂为正
  • 括号改变底数符号,结果完全不同,务必看清括号位置!

🎬 动画讲解

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📝 例题精讲

💡 提示:点击「下一步」按钮,逐步查看详细解题过程。注意运算顺序与符号
例题 1 乘方与加法混合运算
计算:−23 + (−3)2
🔍 解题过程
1 先算乘方:分别计算两个乘方。
−23 = −(23) = −8(负号在外,只对 23 取相反数)
(−3)2 = (−3)×(−3) = +9(负数偶数次幂为正)
2 代入相加:将乘方结果代入原式,化为加法运算
原式 = (−8) + (+9)
3 计算结果:异号相加,取绝对值较大数的符号,9 > 8,取正
(−8) + (+9) = +1
✅ −23 + (−3)2 = (−8) + (+9) = +1
例题 2 乘方与乘法混合运算
计算:(−2) × 32 − 4 × (−1)3
🔍 解题过程
1 先算乘方:按运算顺序,乘方优先于乘除和加减
32 = 9(正数任何次幂为正)
(−1)3 = −1(负数奇数次幂为负)
2 代入算乘除:将乘方结果代入,再算乘法(同级从左到右)
原式 = (−2) × 9 − 4 × (−1) = (−18) − (−4)
3 最后算加减:减去一个数等于加上它的相反数
(−18) − (−4) = (−18) + (+4) = −14
✅ (−2)×32 − 4×(−1)3 = (−18) − (−4) = −14
例题 3 含括号的混合运算
计算:2 × [(−3)2 − (−2)3]
🔍 解题过程
1 先算括号内乘方:有括号先算括号内,括号内先算乘方
(−3)2 = 9(负数偶数次幂为正)
(−2)3 = −8(负数奇数次幂为负)
2 算括号内加减:代入后计算中括号内的减法
中括号内:9 − (−8) = 9 + (+8) = 17
3 算括号外乘法:最后用 2 乘以中括号的结果
原式 = 2 × 17 = 34
✅ 2×[(−3)2 − (−2)3] = 2×[9 − (−8)] = 2×17 = 34

🚀 拓展提升

⚖️ 运算顺序的重要性

在有理数混合运算中,运算顺序直接决定结果是否正确。错误的顺序会导致完全不同的答案。

2 + 3 × 42 为例:

  • ✅ 正确顺序(先乘方→乘→加):2 + 3×16 = 2 + 48 = 50
  • ❌ 错误顺序(先加→乘→乘方):(2+3)×42 = 5×16 = 80(结果错误)
  • ❌ 错误顺序(从左到右):(2+3)×4 = 20,再 202 = 400(结果错误)

💡 牢记口诀:先乘方,再乘除,最后加减;同级从左到右;有括号先算括号内

🔢 (−a)n 与 −an 的区别

括号的位置决定了负号是否参与乘方,从而改变底数和结果的符号

(−a)n:底数为 −a,负号参与乘方
−an:底数为 a,负号在乘方之外,结果为 an 的相反数
  • (−2)4 = (−2)×(−2)×(−2)×(−2) = +16(偶数次幂为正)
  • −24 = −(2×2×2×2) = −16(先算 24=16,再取相反数)
  • (−2)3 = −8,−23 = −8(奇数次幂时二者恰好相等,但意义不同)

💡 做题时先看清负号是否在括号内,再确定底数和符号。

🌍 科学记数法在生活中的应用

科学记数法可以简洁地表示非常大的数,在科学和生活中应用广泛:

  • 光速:约 3×108 m/s(每秒 30 万千米)
  • 地球质量:约 5.97×1024 kg
  • 地球到太阳的距离:约 1.5×108 km
  • 人体细胞数:约 3.7×1013
  • 我国人口:约 1.41×109
a × 10n  (1 ≤ a < 10,n 为正整数)

💡 n 等于原数整数部分的位数减 1,即小数点向左移动的位数。

✏️ 练习巩固

💡 提示:每道题作答后会立即显示解析,请认真思考后再作答
第 1 题 ★☆☆ 基础
计算 (−2)4 的结果是?
A−8
B8
C−16
D16
第 2 题 ★☆☆ 基础
计算 −32 的结果是?
A−9
B9
C−6
D6
第 3 题 ★★☆ 巩固
计算 2 × 32 = ______
第 4 题 ★★☆ 巩固
计算 (−1)2024 = ______
第 5 题 ★★☆ 巩固
计算 3 + 2 × (−1)3 的结果是?
A−5
B5
C1
D−1

🧠 知识点问答

老师来考考你!下面的问题都来自本节课的知识点,看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦!
🎉

课程完成!

恭喜你完成了「有理数的乘方」的学习!

📌 本节核心要点回顾:
① 乘方是求 n 个相同因数 a 的积,a 为底数,n 为指数
② 正数任何次幂为正;负数奇数次幂为负,偶数次幂为正
③ 混合运算顺序:先乘方,再乘除,最后加减;有括号先算括号内
④ 科学记数法:a×10n(1 ≤ a < 10)

✏️ 做练习题