Lớp 7 · Chương I: Số hữu tỉ

Bài 3: Lũy thừa với số mũ tự nhiên của một số hữu tỉ

🚀 Khởi động

🎯 Lũy thừa — Phép toán mạnh mẽ

Lũy thừa giúp viết gọn các phép nhân lặp lại và tính toán nhanh hơn!

📐
Lũy thừa bậc 2

22=2times2=42^2 = 2 \\times 2 = 4

📊
Lũy thừa bậc 3

23=2times2times2=82^3 = 2 \\times 2 \\times 2 = 8

🔢
Lũy thừa bậc n

2n=2times2times...times22^n = 2 \\times 2 \\times ... \\times 2

🔍 Khám phá

📖 1. Khái niệm lũy thừa

Định nghĩa: Lũy thừa bậc nn của số hữu tỉ aa là tích của nn thừa số aa:

an=a×a×a×...×an thừa soˆˊa^n = \underbrace{a \times a \times a \times ... \times a}_{n \text{ thừa số}}

Trong đó:

  • aa gọi là cơ số
  • nn gọi là số mũ (với nNn \in \mathbb{N}^*)
  • ana^n đọc là ”aann” hoặc ”aa lũy thừa nn

Ví dụ 1:

  • 23=2×2×2=82^3 = 2 \times 2 \times 2 = 8
  • (12)4=12×12×12×12=116\left(\dfrac{1}{2}\right)^4 = \dfrac{1}{2} \times \dfrac{1}{2} \times \dfrac{1}{2} \times \dfrac{1}{2} = \dfrac{1}{16}
  • (3)2=(3)×(3)=9(-3)^2 = (-3) \times (-3) = 9
  • (2)3=(2)×(2)×(2)=8(-2)^3 = (-2) \times (-2) \times (-2) = -8
  • (23)2=(23)×(23)=49\left(-\dfrac{2}{3}\right)^2 = \left(-\dfrac{2}{3}\right) \times \left(-\dfrac{2}{3}\right) = \dfrac{4}{9}

Quy ước đặc biệt:

  • a1=aa^1 = a (lũy thừa bậc 1 bằng chính số đó)
  • a0=1a^0 = 1 (với a0a \neq 0)

⚡ 2. Tính chất của lũy thừa

Các công thức cơ bản:

  1. Nhân hai lũy thừa cùng cơ số: am×an=am+na^m \times a^n = a^{m+n}

  2. Chia hai lũy thừa cùng cơ số: am:an=amn(a0,mn)a^m : a^n = a^{m-n} \quad (a \neq 0, m \geq n)

  3. Lũy thừa của lũy thừa: (am)n=am×n(a^m)^n = a^{m \times n}

  4. Lũy thừa của một tích: (a×b)n=an×bn(a \times b)^n = a^n \times b^n

  5. Lũy thừa của một thương: (ab)n=anbn(b0)\left(\dfrac{a}{b}\right)^n = \dfrac{a^n}{b^n} \quad (b \neq 0)

Ví dụ 2: Áp dụng tính chất

a) 23×24=23+4=27=1282^3 \times 2^4 = 2^{3+4} = 2^7 = 128

b) 56:52=562=54=6255^6 : 5^2 = 5^{6-2} = 5^4 = 625

c) (32)3=32×3=36=729(3^2)^3 = 3^{2 \times 3} = 3^6 = 729

d) (2×5)3=23×53=8×125=1000(2 \times 5)^3 = 2^3 \times 5^3 = 8 \times 125 = 1000

e) (23)4=2434=1681\left(\dfrac{2}{3}\right)^4 = \dfrac{2^4}{3^4} = \dfrac{16}{81}

➖ 3. Lũy thừa của số âm

Quy tắc quan trọng:

  • Nếu số mũ chẵn: (a)2n=a2n(-a)^{2n} = a^{2n} (kết quả dương)
  • Nếu số mũ lẻ: (a)2n+1=a2n+1(-a)^{2n+1} = -a^{2n+1} (kết quả âm)

Ví dụ 3:

a) (2)4=16(-2)^4 = 16 (số mũ chẵn → kết quả dương)

b) (2)5=32(-2)^5 = -32 (số mũ lẻ → kết quả âm)

c) (13)2=19\left(-\dfrac{1}{3}\right)^2 = \dfrac{1}{9} (số mũ chẵn → kết quả dương)

d) (12)3=18\left(-\dfrac{1}{2}\right)^3 = -\dfrac{1}{8} (số mũ lẻ → kết quả âm)

⚖️ 4. So sánh các lũy thừa

Quy tắc so sánh:

  1. Cùng cơ số (cơ số > 1): Số mũ lớn hơn thì lũy thừa lớn hơn

    • Ví dụ: 25>232^5 > 2^35>35 > 3
  2. Cùng số mũ: So sánh cơ số

    • Ví dụ: 53>335^3 > 3^35>35 > 3
  3. Khác cơ số và số mũ: Tính giá trị rồi so sánh

    • Ví dụ: 25=322^5 = 3233=273^3 = 27, nên 25>332^5 > 3^3

Ví dụ 4: So sánh

a) 373^7353^5: Vì 7>57 > 5 nên 37>353^7 > 3^5

b) 2102^{10}10210^2: 210=10242^{10} = 1024102=10010^2 = 100, nên 210>1022^{10} > 10^2

c) (12)3\left(\dfrac{1}{2}\right)^3(12)5\left(\dfrac{1}{2}\right)^5: Vì 12<1\dfrac{1}{2} < 1 nên (12)3>(12)5\left(\dfrac{1}{2}\right)^3 > \left(\dfrac{1}{2}\right)^5

🔬 5. Ứng dụng của lũy thừa

Ví dụ 5: Tính nhanh

a) 210=10242^{10} = 1024 (dùng trong tin học: 1 KB ≈ 2102^{10} bytes)

b) 106=100000010^6 = 1\,000\,000 (1 triệu)

c) 109=100000000010^9 = 1\,000\,000\,000 (1 tỷ)

Ví dụ 6: Viết gọn

a) 8=238 = 2^3

b) 27=3327 = 3^3

c) 116=(12)4=24\dfrac{1}{16} = \left(\dfrac{1}{2}\right)^4 = 2^{-4}

✏️ Luyện tập
Câu 1 / 6
Dễ0 đã trả lời

Kết quả của (23)3\left(\dfrac{2}{3}\right)^3 là:

🌍 Vận dụng

🌍 Vận dụng thực tế

📝 Bài toán: Một vi khuẩn phân chia thành 2 con sau mỗi giờ. Ban đầu có 1 con vi khuẩn.

a) Sau 1 giờ có bao nhiêu con vi khuẩn?

b) Sau 2 giờ có bao nhiêu con vi khuẩn?

c) Sau nn giờ có bao nhiêu con vi khuẩn?

d) Sau 10 giờ có bao nhiêu con vi khuẩn?

Giải:

a) Sau 1 giờ: 21=22^1 = 2 con

b) Sau 2 giờ: 22=42^2 = 4 con

c) Sau nn giờ: 2n2^n con

d) Sau 10 giờ: 210=10242^{10} = 1024 con

⭐ Ghi nhớ
  • Lũy thừa: an=a×a×...×aa^n = a \times a \times ... \times a (nn thừa số)
  • Nhân: am×an=am+na^m \times a^n = a^{m+n}
  • Chia: am:an=amna^m : a^n = a^{m-n} (với a0a \neq 0, mnm \geq n)
  • Lũy thừa của lũy thừa: (am)n=am×n(a^m)^n = a^{m \times n}
  • Lũy thừa của tích: (a×b)n=an×bn(a \times b)^n = a^n \times b^n
  • Lũy thừa của thương: (ab)n=anbn\left(\dfrac{a}{b}\right)^n = \dfrac{a^n}{b^n}
  • Số âm: Số mũ chẵn → dương, số mũ lẻ → âm
  • Quy ước: a1=aa^1 = a, a0=1a^0 = 1 (với a0a \neq 0)

📝 Bài tập tự luận

Bài 1: Tính giá trị của các lũy thừa sau:

a) 343^4     b) (2)5(-2)^5     c) (12)3\left(\dfrac{1}{2}\right)^3     d) (23)2\left(-\dfrac{2}{3}\right)^2

Bài 2: Viết dưới dạng lũy thừa:

a) 1616     b) 125125     c) 18\dfrac{1}{8}     d) 925\dfrac{9}{25}

Bài 3: Thực hiện phép tính:

a) 23×252^3 \times 2^5     b) 57:545^7 : 5^4     c) (32)4(3^2)^4     d) (2×3)3(2 \times 3)^3

Bài 4: Tính nhanh:

a) 25×23:242^5 \times 2^3 : 2^4

b) (52)3:54(5^2)^3 : 5^4

c) (23)2×(32)2\left(\dfrac{2}{3}\right)^2 \times \left(\dfrac{3}{2}\right)^2

d) 34×923^4 \times 9^2 (Gợi ý: 9=329 = 3^2)

Bài 5: So sánh:

a) 2102^{10}10210^2

b) 353^5535^3

c) (12)4\left(\dfrac{1}{2}\right)^4(12)6\left(\dfrac{1}{2}\right)^6

d) (2)4(-2)^4(3)2(-3)^2

Bài 6: Tìm xx, biết:

a) 2x=322^x = 32

b) 3x=813^x = 81

c) x3=125x^3 = 125

d) (12)x=116\left(\dfrac{1}{2}\right)^x = \dfrac{1}{16}

Bài 7 (Thực tế): Một tờ giấy có độ dày 0, ⁣10,\!1 mm. Gấp đôi tờ giấy nn lần thì độ dày là 0, ⁣1×2n0,\!1 \times 2^n mm.

a) Gấp đôi 5 lần thì độ dày là bao nhiêu?

b) Gấp đôi 10 lần thì độ dày là bao nhiêu cm?

📊 Đáp số

Bài 1: a) 8181; b) 32-32; c) 18\dfrac{1}{8}; d) 49\dfrac{4}{9}

Bài 2: a) 242^4 hoặc 424^2; b) 535^3; c) (12)3\left(\dfrac{1}{2}\right)^3 hoặc 232^{-3}; d) (35)2\left(\dfrac{3}{5}\right)^2

Bài 3: a) 28=2562^8 = 256; b) 53=1255^3 = 125; c) 38=65613^8 = 6561; d) 63=2166^3 = 216

Bài 4: a) 24=162^4 = 16; b) 52=255^2 = 25; c) 11; d) 38=65613^8 = 6561

Bài 5: a) 210=1024>100=1022^{10} = 1024 > 100 = 10^2; b) 35=243>125=533^5 = 243 > 125 = 5^3; c) (12)4>(12)6\left(\dfrac{1}{2}\right)^4 > \left(\dfrac{1}{2}\right)^6; d) (2)4=16>9=(3)2(-2)^4 = 16 > 9 = (-3)^2

Bài 6: a) x=5x = 5; b) x=4x = 4; c) x=5x = 5; d) x=4x = 4

Bài 7: a) 0, ⁣1×25=3, ⁣20,\!1 \times 2^5 = 3,\!2 mm; b) 0, ⁣1×210=102, ⁣40,\!1 \times 2^{10} = 102,\!4 mm =10, ⁣24= 10,\!24 cm