8.4: 简化有理指数
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- 204037
在本节结束时,您将能够:
- 使用以下命令简化表达式\(a^{\frac{1}{n}}\)
- 使用以下命令简化表达式\(a^{\frac{m}{n}}\)
- 使用指数的属性来简化带有有理指数的表达式
在开始之前,请参加这个准备测验。
- 添加:\(\frac{7}{15}+\frac{5}{12}\)。
如果你错过了这个问题,请查看示例 1.28。 - 简化:\((4x^{2}y^{5})^{3}\)。
如果您错过了此问题,请查看示例 5.18。 - 简化:\(5^{−3}\)。
如果您错过了此问题,请查看示例 5.14。
使用以下命令简化表达式\(a^{\frac{1}{n}}\)
有理指数是用自由基写表达式的另一种方式。 当我们使用有理指数时,我们可以应用指数的属性来简化表达式。
指数的幂属性表示\(\left(a^{m}\right)^{n}=a^{m \cdot n}\)何时\(m\)和\(n\)为整数。 假设我们现在不局限于整数。
假设我们想找到一个\(p\)这样的数字\(\left(8^{p}\right)^{3}=8\)。 我们将使用指数的幂属性来计算的值\(p\)。
\(\left(8^{p}\right)^{3}=8\)
乘以左边的指数。
\(8^{3p}=8\)
在右边写下指数\(1\)。
\(8^{3p}=8^{1}\)
由于基数相同,指数必须相等。
\(3p=1\)
求解\(p\)。
\(p=\frac{1}{3}\)
所以\(\left(8^{\frac{1}{3}}\right)^{3}=8\)。 但是我们也知道\((\sqrt[3]{8})^{3}=8\)。 那一定是这样\(8^{\frac{1}{3}}=\sqrt[3]{8}\)。
同样的逻辑可以用于任何正整数指数\(n\)来表明这一点\(a^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}\)。
如果\(\sqrt[n]{a}\)是实数\(n \geq 2\),那么
\(a^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}\)
有理指数的分母是激进的指数。
有时候,如果你使用有理指数,处理表达式会更容易,而有时候使用基数会更容易。 在前几个示例中,您将练习在这两种符号之间转换表达式。
写成激进表达式:
- \(x^{\frac{1}{2}}\)
- \(y^{\frac{1}{3}}\)
- \(z^{\frac{1}{4}}\)
解决方案:
我们想用表单写每个表达式\(\sqrt[n]{a}\)。
一个。
\(x^{\frac{1}{2}}\)
有理指数的分母是\(2\),所以激进的指数是\(2\)。 当索引存在时,我们不显示索引\(2\)。
\(\sqrt{x}\)
b。
\(y^{\frac{1}{3}}\)
指数的分母是\(3\),所以索引是\(3\)。
\(\sqrt[3]{y}\)
c。
\(z^{\frac{1}{4}}\)
指数的分母是\\(4\),所以索引是\(4\)。
\(\sqrt[4]{z}\)
写成激进表达式:
- \(t^{\frac{1}{2}}\)
- \(m^{\frac{1}{3}}\)
- \(r^{\frac{1}{4}}\)
- 回答
-
- \(\sqrt{t}\)
- \(\sqrt[3]{m}\)
- \(\sqrt[4]{r}\)
写成激进表达式:
- \(b^{\frac{1}{6}}\)
- \(z^{\frac{1}{5}}\)
- \(p^{\frac{1}{4}}\)
- 回答
-
- \(\sqrt[6]{b}\)
- \(\sqrt[5]{z}\)
- \(\sqrt[4]{p}\)
在下一个例子中,我们将使用有理指数写出每个激进。 在 radicand 中的整个表达式周围使用括号很重要,因为整个表达式被提升为理性力量。
用有理指数书写:
- \(\sqrt{5y}\)
- \(\sqrt[3]{4 x}\)
- \(3 \sqrt[4]{5 z}\)
解决方案:
我们想用以下形式写每个激进\(a^{\frac{1}{n}}\)
一个。
\(\sqrt{5y}\)
没有显示索引,事实如此\(2\)。
指数的分母将为\(2\)。
在整个表达式前后加上圆括号\(5y\)。
\((5 y)^{\frac{1}{2}}\)
b。
\(\sqrt[3]{4 x}\)
索引是\(3\),所以指数的分母是\(3\)。 包括圆括号\((4x)\)。
\((4 x)^{\frac{1}{3}}\)
c。
\(3 \sqrt[4]{5 z}\)
索引是\(4\),所以指数的分母是\(4\)。 仅在激进符号前\(5z\)后加上括号,因为 3 不在激进符号下。
\(3(5 z)^{\frac{1}{4}}\)
用有理指数书写:
- \(\sqrt{10m}\)
- \(\sqrt[5]{3 n}\)
- \(3 \sqrt[4]{6 y}\)
- 回答
-
- \((10 m)^{\frac{1}{2}}\)
- \((3 n)^{\frac{1}{5}}\)
- \(3(6 y)^{\frac{1}{4}}\)
用有理指数书写:
- \(\sqrt[7]{3 k}\)
- \(\sqrt[4]{5 j}\)
- \(8 \sqrt[3]{2 a}\)
- 回答
-
- \((3 k)^{\frac{1}{7}}\)
- \((5 j)^{\frac{1}{4}}\)
- \(8(2 a)^{\frac{1}{3}}\)
在下一个示例中,如果先将表达式重写为激进表达式,可能会更容易简化它们。
简化:
- \(25^{\frac{1}{2}}\)
- \(64^{\frac{1}{3}}\)
- \(256^{\frac{1}{4}}\)
解决方案:
一个。
\(25^{\frac{1}{2}}\)
重写为平方根。
\(\sqrt{25}\)
简化。
\(5\)
b。
\(64^{\frac{1}{3}}\)
重写为立方根目录。
\(\sqrt[3]{64}\)
识别\(64\)是一个完美的立方体。
\(\sqrt[3]{4^{3}}\)
简化。
\(4\)
c。
\(256^{\frac{1}{4}}\)
重写为第四个根。
\(\sqrt[4]{256}\)
认出\(256\)是完美的第四种力量。
\(\sqrt[4]{4^{4}}\)
简化。
\(4\)
简化:
- \(36^{\frac{1}{2}}\)
- \(8^{\frac{1}{3}}\)
- \(16^{\frac{1}{4}}\)
- 回答
-
- \(6\)
- \(2\)
- \(2\)
简化:
- \(100^{\frac{1}{2}}\)
- \(27^{\frac{1}{3}}\)
- \(81^{\frac{1}{4}}\)
- 回答
-
- \(10\)
- \(3\)
- \(3\)
注意下一个示例中负号的位置。 \(a^{-n}=\frac{1}{a^{n}}\)在一种情况下,我们需要使用该属性。
简化:
- \((-16)^{\frac{1}{4}}\)
- \(-16^{\frac{1}{4}}\)
- \((16)^{-\frac{1}{4}}\)
解决方案:
一个。
\((-16)^{\frac{1}{4}}\)
重写为第四个根。
\(\sqrt[4]{-16}\)
\(\sqrt[4]{(-2)^{4}}\)
简化。
没有真正的解决方案
b。
\(-16^{\frac{1}{4}}\)
指数仅适用于\(16\)。 重写为第四个根。
\(-\sqrt[4]{16}\)
重写\(16\)为\(2^{4}\)
\(-\sqrt[4]{2^{4}}\)
简化。
\(-2\)
c。
\((16)^{-\frac{1}{4}}\)
使用属性重写\(a^{-n}=\frac{1}{a^{n}}\)。
\(\frac{1}{(16)^{\frac{1}{4}}}\)
重写为第四个根。
\(\frac{1}{\sqrt[4]{16}}\)
重写\(16\)为\(2^{4}\)。
\(\frac{1}{\sqrt[4]{2^{4}}}\)
简化。
\(\frac{1}{2}\)
简化:
- \((-64)^{-\frac{1}{2}}\)
- \(-64^{\frac{1}{2}}\)
- \((64)^{-\frac{1}{2}}\)
- 回答
-
- 没有真正的解决方案
- \(-8\)
- \(\frac{1}{8}\)
简化:
- \((-256)^{\frac{1}{4}}\)
- \(-256^{\frac{1}{4}}\)
- \((256)^{-\frac{1}{4}}\)
- 回答
-
- 没有真正的解决方案
- \(-4\)
- \(\frac{1}{4}\)
使用以下命令简化表达式\(a^{\frac{m}{n}}\)
我们可以从两个\(a^{\frac{m}{n}}\)方面来看。 请记住,Power Property 告诉我们乘以指数,\(\left(a^{\frac{1}{n}}\right)^{m}\)然后\(\left(a^{m}\right)^{\frac{1}{n}}\)两者相等\(a^{\frac{m}{n}}\)。 如果我们用激进的形式写这些表达式,我们得到
\(a^{\frac{m}{n}}=\left(a^{\frac{1}{n}}\right)^{m}=(\sqrt[n]{a})^{m} \quad \text { and } \quad a^{\frac{m}{n}}=\left(a^{m}\right)^{^{\frac{1}{n}}}=\sqrt[n]{a^{m}}\)
这使我们得出以下定义。
对于任何正整数\(m\)\(n\)和
\(a^{\frac{m}{n}}=(\sqrt[n]{a})^{m} \quad \text { and } \quad a^{\frac{m}{n}}=\sqrt[n]{a^{m}}\)
我们使用哪种形式来简化表达式? 我们通常先扎根,这样我们就将激进中的数字保持在较小的范围内,然后再将其提高到所示的次方。
用有理指数书写:
- \(\sqrt{y^{3}}\)
- \((\sqrt[3]{2 x})^{4}\)
- \(\sqrt{\left(\frac{3 a}{4 b}\right)^{3}}\)
解决方案:
我们\(a^{\frac{m}{n}}=\sqrt[n]{a^{m}}\)想用以下形式写每个部首\(a^{\frac{m}{n}}\)
一个。
b。
c。
用有理指数书写:
- \(\sqrt{x^{5}}\)
- \((\sqrt[4]{3 y})^{3}\)
- \(\sqrt{\left(\frac{2 m}{3 n}\right)^{5}}\)
- 回答
-
- \(x^{\frac{5}{2}}\)
- \((3 y)^{\frac{3}{4}}\)
- \(\left(\frac{2 m}{3 n}\right)^{\frac{5}{2}}\)
用有理指数书写:
- \(\sqrt[5]{a^{2}}\)
- \((\sqrt[3]{5 a b})^{5}\)
- \(\sqrt{\left(\frac{7 x y}{z}\right)^{3}}\)
- 回答
-
- \(a^{\frac{2}{5}}\)
- \((5 a b)^{\frac{5}{3}}\)
- \(\left(\frac{7 x y}{z}\right)^{\frac{3}{2}}\)
记住这一点\(a^{-n}=\frac{1}{a^{n}}\)。 指数中的负号不会改变表达式的符号。
简化:
- \(125^{\frac{2}{3}}\)
- \(16^{-\frac{3}{2}}\)
- \(32^{-\frac{2}{5}}\)
解决方案:
我们将首先使用定义将表达式重写为激进表达式\(a^{\frac{m}{n}}=(\sqrt[n]{a})^{m}\)。 这种形式允许我们先取根,因此我们将 radicand 中的数字保持在比使用另一种形式时要小。
一个。
\(125^{\frac{2}{3}}\)
激进的幂是指数的分子\(2\)。 激进的索引是指数的分母\(3\)。
\((\sqrt[3]{125})^{2}\)
简化。
\((5)^{2}\)
\(25\)
b. 我们将首先使用重写每个表达式,\(a^{-n}=\frac{1}{a^{n}}\)然后改为激进形式。
\(16^{-\frac{3}{2}}\)
使用重写\(a^{-n}=\frac{1}{a^{n}}\)
\(\frac{1}{16^{\frac{3}{2}}}\)
改为激进形式。 激进的幂是指数的分子\(3\)。 索引是指数的分母\(2\)。
\(\frac{1}{(\sqrt{16})^{3}}\)
简化。
\(\frac{1}{4^{3}}\)
\(\frac{1}{64}\)
c。
\(32^{-\frac{2}{5}}\)
使用重写\(a^{-n}=\frac{1}{a^{n}}\)
\(\frac{1}{32^{\frac{2}{5}}}\)
改为激进形式。
\(\frac{1}{(\sqrt[5]{32})^{2}}\)
将激进分子改写为力量。
\(\frac{1}{\left(\sqrt[5]{2^{5}}\right)^{2}}\)
简化。
\(\frac{1}{2^{2}}\)
\(\frac{1}{4}\)
简化:
- \(27^{\frac{2}{3}}\)
- \(81^{-\frac{3}{2}}\)
- \(16^{-\frac{3}{4}}\)
- 回答
-
- \(9\)
- \(\frac{1}{729}\)
- \(\frac{1}{8}\)
简化:
- \(4^{\frac{3}{2}}\)
- \(27^{-\frac{2}{3}}\)
- \(625^{-\frac{3}{4}}\)
- 回答
-
- \(8\)
- \(\frac{1}{9}\)
- \(\frac{1}{125}\)
简化:
- \(-25^{\frac{3}{2}}\)
- \(-25^{-\frac{3}{2}}\)
- \((-25)^{\frac{3}{2}}\)
解决方案:
一个。
\(-25^{\frac{3}{2}}\)
以激进的形式重写。
\(-(\sqrt{25})^{3}\)
简化激进。
\(-(5)^{3}\)
简化。
\(-125\)
b。
\(-25^{-\frac{3}{2}}\)
使用重写\(a^{-n}=\frac{1}{a^{n}}\)。
\(-\left(\frac{1}{25^{\frac{3}{2}}}\right)\)
以激进的形式重写。
\(-\left(\frac{1}{(\sqrt{25})^{3}}\right)\)
简化激进。
\(-\left(\frac{1}{(5)^{3}}\right)\)
简化。
\(-\frac{1}{125}\)
c。
\((-25)^{\frac{3}{2}}\)
以激进的形式重写。
\((\sqrt{-25})^{3}\)
没有平方根为实数\(-25\)。
不是一个实数。
简化:
- \(-16^{\frac{3}{2}}\)
- \(-16^{-\frac{3}{2}}\)
- \((-16)^{-\frac{3}{2}}\)
- 回答
-
- \(-64\)
- \(-\frac{1}{64}\)
- 不是实数
简化:
- \(-81^{\frac{3}{2}}\)
- \(-81^{-\frac{3}{2}}\)
- \((-81)^{-\frac{3}{2}}\)
- 回答
-
- \(-729\)
- \(-\frac{1}{729}\)
- 不是实数
使用指数的属性来简化带有有理指数的表达式
我们已经使用过的指数的相同属性也适用于有理指数。 我们将在此处列出指数的属性,以供我们在简化表达式时参考。
指数的属性
如果\(a\)和\(b\)是实数并且\(m\)和\(n\)是有理数,那么
产品属性
\(a^{m} \cdot a^{n}=a^{m+n}\)
功率财产
\(\left(a^{m}\right)^{n}=a^{m \cdot n}\)
从产品到力量
\((a b)^{m}=a^{m} b^{m}\)
商数属性
\(\frac{a^{m}}{a^{n}}=a^{m-n}, a \neq 0\)
零指数定义
\(a^{0}=1, a \neq 0\)
商到幂属性
\(\left(\frac{a}{b}\right)^{m}=\frac{a^{m}}{b^{m}}, b \neq 0\)
负指数属性
\(a^{-n}=\frac{1}{a^{n}}, a \neq 0\)
我们将在下一个示例中应用这些属性。
简化:
- \(x^{\frac{1}{2}} \cdot x^{\frac{5}{6}}\)
- \(\left(z^{9}\right)^{\frac{2}{3}}\)
- \(\frac{x^{\frac{1}{3}}}{x^{\frac{5}{3}}}\)
解决方案
a. Product 属性告诉我们,当我们将同一个基数相乘时,我们会将指数相加。
\(x^{\frac{1}{2}} \cdot x^{\frac{5}{6}}\)
基数是相同的,所以我们添加指数。
\(x^{\frac{1}{2}+\frac{5}{6}}\)
添加分数。
\(x^{\frac{8}{6}}\)
简化指数。
\(x^{\frac{4}{3}}\)
b. Power Property 告诉我们,当我们将一个幂提高到一个幂时,我们会乘以指数。
\(\left(z^{9}\right)^{\frac{2}{3}}\)
要将幂提高到乘方,我们将指数相乘。
\(z^{9 \cdot \frac{2}{3}}\)
简化。
\(z^{6}\)
c. Quotient Property 告诉我们,当我们用相同的基数除法时,我们减去指数。
\(\frac{x^{\frac{1}{3}}}{x^{\frac{5}{3}}}\)
要用相同的基数除法,我们减去指数。
\(\frac{1}{x^{\frac{5}{3}-\frac{1}{3}}}\)
简化。
\(\frac{1}{x^{\frac{4}{3}}}\)
简化:
- \(x^{\frac{1}{6}} \cdot x^{\frac{4}{3}}\)
- \(\left(x^{6}\right)^{\frac{4}{3}}\)
- \(\frac{x^{\frac{2}{3}}}{x^{\frac{5}{3}}}\)
- 回答
-
- \(x^{\frac{3}{2}}\)
- \(x^{8}\)
- \(\frac{1}{x}\)
简化:
- \(y^{\frac{3}{4}} \cdot y^{\frac{5}{8}}\)
- \(\left(m^{9}\right)^{\frac{2}{9}}\)
- \(\frac{d^{\frac{1}{5}}}{d^{\frac{6}{5}}}\)
- 回答
-
- \(y^{\frac{11}{8}}\)
- \(m^{2}\)
- \(\frac{1}{d}\)
有时我们需要使用多个属性。 在下一个示例中,我们将使用乘积到功率属性,然后使用功率属性。
简化:
- \(\left(27 u^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{2}{3}}\)
- \(\left(m^{\frac{2}{3}} n^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{3}{2}}\)
解决方案:
一个。
\(\left(27 u^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{2}{3}}\)
首先,我们将产品用于功率属性。
\((27)^{\frac{2}{3}}\left(u^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{2}{3}}\)
重写\(27\)为 power of\(3\)。
\(\left(3^{3}\right)^{\frac{2}{3}}\left(u^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{2}{3}}\)
要将幂提高到乘方,我们将指数相乘。
\(\left(3^{2}\right)\left(u^{\frac{1}{3}}\right)\)
简化。
\(9 u^{\frac{1}{3}}\)
b。
\(\left(m^{\frac{2}{3}} n^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{3}{2}}\)
首先,我们将产品用于功率属性。
\(\left(m^{\frac{2}{3}}\right)^{\frac{3}{2}}\left(n^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{3}{2}}\)
要将一个幂提高到一个乘方,我们将指数相乘。
\(m n^{\frac{3}{4}}\)
简化:
- \(\left(32 x^{\frac{1}{3}}\right)^{\frac{3}{5}}\)
- \(\left(x^{\frac{3}{4}} y^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{2}{3}}\)
- 回答
-
- \(8 x^{\frac{1}{5}}\)
- \(x^{\frac{1}{2}} y^{\frac{1}{3}}\)
简化:
- \(\left(81 n^{\frac{2}{5}}\right)^{\frac{3}{2}}\)
- \(\left(a^{\frac{3}{2}} b^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{4}{3}}\)
- 回答
-
- \(729 n^{\frac{3}{5}}\)
- \(a^{2} b^{\frac{2}{3}}\)
在下一个示例中,我们将同时使用产品属性和商数属性。
简化:
- \(\frac{x^{\frac{3}{4}} \cdot x^{-\frac{1}{4}}}{x^{-\frac{6}{4}}}\)
- \(\left(\frac{16 x^{\frac{4}{3}} y^{-\frac{5}{6}}}{x^{-\frac{2}{3}} y^{\frac{1}{6}}}\right)^{\frac{1}{2}}\)
解决方案:
一个。
\(\frac{x^{\frac{3}{4}} \cdot x^{-\frac{1}{4}}}{x^{-\frac{6}{4}}}\)
在分子中使用乘积属性,将指数相加。
\(\frac{x^{\frac{2}{4}}}{x^{-\frac{6}{4}}}\)
使用商属性,减去指数。
\(x^{\frac{8}{4}}\)
简化。
\(x^{2}\)
b。
\(\left(\frac{16 x^{\frac{4}{3}} y^{-\frac{5}{6}}}{x^{-\frac{2}{3}} y^{\frac{1}{6}}}\right)^{\frac{1}{2}}\)
使用商属性,减去指数。
\(\left(\frac{16 x^{\frac{6}{3}}}{y^{\frac{6}{6}}}\right)^{\frac{1}{2}}\)
简化。
\(\left(\frac{16 x^{2}}{y}\right)^{\frac{1}{2}}\)
使用乘积乘以幂属性,将指数相乘。
\(\frac{4 x}{y^{\frac{1}{2}}}\)
简化:
- \(\frac{m^{\frac{2}{3}} \cdot m^{-\frac{1}{3}}}{m^{-\frac{5}{3}}}\)
- \(\left(\frac{25 m^{\frac{1}{6}} n^{\frac{11}{6}}}{m^{\frac{2}{3}} n^{-\frac{1}{6}}}\right)^{\frac{1}{2}}\)
- 回答
-
- \(m^{2}\)
- \(\frac{5 n}{m^{\frac{1}{4}}}\)
简化:
- \(\frac{u^{\frac{4}{5}} \cdot u^{-\frac{2}{5}}}{u^{-\frac{13}{5}}}\)
- \(\left(\frac{27 x^{\frac{4}{5}} y^{\frac{1}{6}}}{x^{\frac{1}{5}} y^{-\frac{5}{6}}}\right)^{\frac{1}{3}}\)
- 回答
-
- \(u^{3}\)
- \(3 x^{\frac{1}{5}} y^{\frac{1}{3}}\)
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- 评论-有理指数
- 在自由基上使用指数定律:有理指数的性质
关键概念
- 有理指数\(a^{\frac{1}{n}}\)
- 如果\(\sqrt[n]{a}\)是实数\(n≥2\),那么\(a^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}\)。
- 有理指数\(a^{\frac{m}{n}}\)
- 对于任何正整数\(m\)\(n\)和
\(a^{\frac{m}{n}}=(\sqrt[n]{a})^{m} \text { and } a^{\frac{m}{n}}=\sqrt[n]{a^{m}}\)
- 对于任何正整数\(m\)\(n\)和
- 指数的属性
- 如果\(a, b\)是实数并且\(m, n\)是有理数,那么
- 产品属性\(a^{m} \cdot a^{n}=a^{m+n}\)
- 功率财产\(\left(a^{m}\right)^{n}=a^{m \cdot n}\)
- 从产品到力量\((a b)^{m}=a^{m} b^{m}\)
- 商数属性\(\frac{a^{m}}{a^{n}}=a^{m-n}, a \neq 0\)
- 零指数定义\(a^{0}=1, a \neq 0\)
- 商到幂属性\(\left(\frac{a}{b}\right)^{m}=\frac{a^{m}}{b^{m}}, b \neq 0\)
- 负指数属性\(a^{-n}=\frac{1}{a^{n}}, a \neq 0\)
- 如果\(a, b\)是实数并且\(m, n\)是有理数,那么