Для того, чтобы возвести число в степень с натуральным показателем n , нужно умножить число само на себя \(n\) раз:
где a – основание, n – показатель степень.
Для проведения вычислений удобно использовать формулы преобразования выражений со степенями. Они универсальны и работают для любых показателей (целых, рациональных или иррациональных):
Любое число в нулевой степени равно единице.
\(a^{0} = 1\)
Любое число в первой степени равно самому себе.
\(a^{1} = a\)
Единица в любой степени равна единице.
\(1^{n} = 1\)
При перемножении степеней с одинаковыми основаниями их степени складываются. А основание не меняется.
\(a^{n} \bullet a^{m} = a^{n + m}\)
При делении степеней с одинаковыми основаниями из показателя делимого вычитается показатель делителя, а основание не меняется.
\(\frac{a^{n}}{a^{m}} = a^{n\ –\ m}\)
При возведении степени в степень показатели перемножаются, а основание не меняется.
\({{(a}^{n})}^{m} = a^{n \bullet m}\)
Степень произведения равна произведению степеней
\(\left( \text{ab} \right)^{n} = a^{n} \bullet b^{n}\)
Степень частного равна частному степеней.
\(\left( \frac{a}{b} \right)^{n} = \frac{a^{n}}{b^{n}}\)
При возведении в отрицательную степень основание «переворачивается», а знак показателя степени меняется на противоположный.
\(a^{–\ n} = \left( \frac{1}{a} \right)^{n}\)
Применим эти правила для решения следующих задач.
\(\frac{3^{5}}{3^{3}} = 3^{5\ –\ 3} = 3^{2} = 9\)
Воспользуемся формулой для частного степеней с одинаковыми основаниями (п.5).
\(\frac{20^{3}}{10^{3}} = \left( \frac{20}{10} \right)^{3} = 2^{3} = 8\)
Так как степень частного равна частному степеней, занесем всю дробь под одну степень (п.8).
\(\frac{1}{2^{–2}} = \frac{1^{–2}}{2^{–2}} = \left( \frac{1}{2} \right)^{–2} = 2^{2} = 4\)
Для удобства представим \(1 = 1^{- 2}\) (п.3) и занесем всю дробь под одну степень (п.9).
\(\frac{a^{2} \cdot \left( a^{\frac{5}{2}} \right)^{2}}{a^{7}} = \frac{a^{2} \cdot a^{\frac{5}{2} \cdot 2}}{a^{7}} = a^{2 + 5 - 7} = a^{0} = 1\ \)
Возведем степень в степень, перемножая показатели (п.6). Так как все основания одинаковые, то заменим произведение степеней на сумму показателей (п.4), а частное – на разность (п.5). Основание при этом не меняем. Любое число в нулевой степени равно единице (п.1).