Математика / Алгебра
Степень одночлена
При возведении одночлена в степень коэффициент возводится в эту степень, а показатели степеней у переменных умножаются на показатель внешней степени.
Формула
Обозначения
- $a$
- коэффициент одночлена
- $x$
- переменная или основание степени
- m, n
- показатели степеней
Условия применения
- В степень возводится весь одночлен, а не только последняя переменная.
- Каждый множитель одночлена возводится в указанную степень.
- Показатели степеней у переменных умножаются.
Ограничения
- Если скобок нет, степень может относиться только к ближайшему множителю; запись -3x^2 и (-3x)^2 дает разные результаты.
- Нельзя забывать возводить коэффициент в степень.
- Знак отрицательного коэффициента зависит от четности степени.
Подробное объяснение
Возведение одночлена в степень означает повторное умножение этого одночлена на самого себя. Если (-2a^3)^4 раскрыть по смыслу, получится четыре одинаковых множителя: (-2a^3)(-2a^3)(-2a^3)(-2a^3). Коэффициенты перемножаются между собой, а степени с одинаковыми основаниями объединяются. Правило (x^m)^n = x^{mn} появляется потому, что степень x^m повторяется n раз. Внутри каждой такой степени уже есть m множителей x, поэтому всего получается m * n множителей. Степень одночлена особенно важна перед использованием формул сокращенного умножения. Например, в выражении (3x)^2 - 16 нужно понимать, что (3x)^2 = 9x^2, и только после этого видеть разность квадратов. Отдельное внимание нужно уделять отрицательным коэффициентам. Если степень четная, отрицательный знак исчезает в результате умножения пар минусов. Если степень нечетная, знак сохраняется. Поэтому запись (-3x)^2 и -3x^2 дает разные выражения и разные значения при подстановке.
Как пользоваться формулой
- Проверьте, что в степень возводится весь одночлен.
- Возведите коэффициент в степень.
- Умножьте показатели степеней переменных на внешний показатель.
- Определите знак результата.
- Запишите одночлен в стандартном виде.
Историческая справка
Степенная запись стала одним из главных инструментов символической алгебры, потому что позволила коротко записывать повторное умножение. Правило степени одночлена не является отдельным открытием: оно складывается из более общих законов степеней и умножения, которые постепенно вошли в школьные курсы после закрепления современной алгебраической нотации. До появления удобной символики подобные преобразования приходилось объяснять длинными словесными фразами. Современная запись делает видимой структуру выражения: коэффициент, переменные, показатели степеней и скобки. В учебной практике это правило важно как способ объединить несколько законов степеней в один устойчивый алгоритм.
Пример
Упростим (-2a^3b^2)^4. Коэффициент: (-2)^4 = 16, потому что четная степень делает результат положительным. Переменная a: (a^3)^4 = a^12. Переменная b: (b^2)^4 = b^8. Получаем 16a^12b^8. Если бы скобок не было, смысл записи мог бы измениться: степень относилась бы не ко всему одночлену, а только к той части, которая непосредственно указана как основание. Поэтому в решении сначала читают скобки, затем отдельно обрабатывают коэффициент, знак и каждую переменную. Такая последовательность защищает от двух типичных ошибок: забыть коэффициент и неверно определить знак.
Частая ошибка
Часто забывают возвести коэффициент в степень и пишут (-2a^3)^2 = -2a^6 вместо 4a^6. Еще одна ошибка - складывать показатели вместо умножения: (x^3)^4 = x^12, а не x^7. Отдельно нужно следить за минусом: (-a)^2 = a^2, но -a^2 означает число, противоположное a^2.
Практика
Задачи с решением
Возвести одночлен в степень
Условие. Упростите (3x^2y)^3.
Решение. Коэффициент: 3^3 = 27. Переменная x: (x^2)^3 = x^6. Переменная y: y^3.
Ответ. 27x^6y^3
Разобрать знак
Условие. Упростите (-4a^2)^2.
Решение. Скобки показывают, что в квадрат возводится весь одночлен. (-4)^2 = 16, (a^2)^2 = a^4.
Ответ. 16a^4
Дополнительные источники
- Макарычев Ю. Н., Миндюк Н. Г., Нешков К. И. Алгебра. 7 класс. Разделы «Выражения», «Уравнения», «Степень с натуральным показателем»
- Мерзляк А. Г., Полонский В. Б., Якир М. С. Алгебра. 7 класс. Главы о линейных уравнениях, степенях и многочленах
- ФИПИ. ОГЭ по математике: кодификатор проверяемых требований, раздел «Алгебраические выражения и уравнения»
Связанные формулы
Математика
Степень степени
При возведении степени в степень основание сохраняют, а показатели перемножают, потому что число одинаковых множителей повторяется группами.
Математика
Степень произведения
Степень произведения равна произведению степеней всех множителей: каждый множитель внутри скобок возводится в тот же показатель.
Математика
Произведение одночленов
Произведение одночленов получают перемножением коэффициентов и сложением показателей степеней у одинаковых оснований. Формула связывает тему одночленов с правилами степеней и используется при умножении многочленов.
Математика
Равносильные преобразования уравнения
Равносильные преобразования меняют запись уравнения, но сохраняют все его решения. В 7 классе это основа переноса слагаемых, раскрытия скобок и деления на ненулевой коэффициент.
Математика
Приведение подобных слагаемых
Приведение подобных слагаемых позволяет заменить сумму однотипных членов одним членом с общим буквенным множителем. Это базовое действие для упрощения выражений, решения линейных уравнений и подготовки многочленов к дальнейшим преобразованиям.
Математика
Умножение многочлена на многочлен
Чтобы умножить многочлен на многочлен, каждый член первого многочлена умножают на каждый член второго, затем приводят подобные слагаемые.
Математика
Вынесение общего множителя за скобки
Вынесение общего множителя за скобки превращает сумму одночленов с общей частью в произведение. Это первый и самый важный способ разложения многочлена на множители в 7 классе.