10.5 Heilir veldisvísar og staðalform – Fornám í stærðfræði, 2. útgáfa (IS) | Námsgögn
1010 Margliður
10.5 Heilir veldisvísar og staðalform
10.5 Heilir veldisvísar og staðalform
Námsmarkmið
Í lok þessa kafla eigið þið að geta:
notað skilgreiningu neikvæðs veldisvísis
einfaldað stæður með heilum veldisvísum
breytt úr tugabrotsrithætti í staðalform
breytt úr staðalformi í tugabrotsform
margfaldað og deilt með staðalformi
Notið skilgreiningu neikvæðs veldisvísis
Kvótareglan fyrir veldi, sem var kynnt í kaflanum Deila einliðum, hafði tvö form eftir því hvort veldisvísirinn í teljara eða nefnara var stærri.
Hvað gerist ef við drögum veldisvísana einfaldlega frá, óháð því hvor er stærri? Skoðum
Við drögum veldisvísi nefnarans frá veldisvísi teljarans.
Við getum einnig einfaldað með því að stytta sameiginlega þætti:
Þar með fæst , sem leiðir okkur að skilgreiningu neikvæðs veldisvísis.
Neikvæður veldisvísir segir okkur að endurrita stæðuna með því að taka margföldunarandhverfu veldisstofnsins og breyta síðan formerki veldisvísisins. Stæða með neikvæðum veldisvísum telst ekki vera á einföldustu mynd. Við notum skilgreiningu neikvæðs veldisvísis og aðrar veldisreglur til að skrifa stæðu aðeins með jákvæðum veldisvísum.
Dæmi 10.63
Einfaldið:
ⓐ 4−2
ⓑ 10−3
Lausn
ⓐ
4 − 2 4 −2
Notið skilgreiningu neikvæðs veldisvísis, a − n = 1/a n .
1 4 2 2
Einfaldið.
1 1 6
ⓑ
1 0 − 3 10 −3
Notið skilgreiningu neikvæðs veldisvísis, a − n = 1/a n .
1 1 0 3 3
Einfaldið.
1 1 0 0 0
Þegar stæða með veldisvísum er einfölduð þarf að gæta þess að finna rétt þann veldisstofn sem hver veldisvísir á við.
Dæmi 10.64
Einfaldið:
ⓐ (−3)−2
ⓑ −3−2
Lausn
Mínusmerkið í veldisvísinum hefur ekki áhrif á formerki veldisstofnsins.
ⓐ
Veldisvísirinn á við veldisstofninn − 3 .
( − 3 ) − 2 ( −3 ) −2
Takið margföldunarandhverfu veldisstofnsins og breytið formerki veldisvísisins.
1 ( − 3 ) 2 1/( −3 ) 2
Einfaldið.
1 9
ⓑ
Stæðan − 3 −2 merkir „finnið samlagningarandhverfu 3 −2“. Veldisvísirinn á aðeins við veldisstofninn 3.
− 3 − 2 − 3 −2
Endurritið sem margfeldi með −1.
− 1 · 3 − 2 −1 · 3 −2
Takið margföldunarandhverfu veldisstofnsins og breytið formerki veldisvísisins.
− 1 · 1 3 2 −1 · 2
Einfaldið.
− 1 9 −
Við verðum að gæta þess að fylgja forgangsröð reikniaðgerða. Í næsta dæmi líkjast liðir ⓐ og ⓑ hvor öðrum en gefa ólíkar niðurstöður.
Dæmi 10.65
Einfaldið:
ⓐ 4·2−1
ⓑ (4·2)−1
Lausn
Munið að fylgja alltaf forgangsröð reikniaðgerða.
ⓐ
Reiknið veldi á undan margföldun.
4 · 2 − 1 4 · 2 −1
Notið a − n = 1/a n .
4 · 1 2 1 4 · 1
Einfaldið.
2 2
ⓑ
( 4 · 2 ) − 1 ( 4 · 2 ) −1
Einfaldið fyrst innan svigans.
( 8 ) − 1 ( 8 ) −1
Notið a − n = 1/a n .
1 8 1 1
Einfaldið.
1 8
Þegar breyta er hafin í neikvætt veldi beitum við skilgreiningunni á sama hátt og þegar um tölur er að ræða.
Dæmi 10.66
Einfaldið:
Lausn
𝑥 − 6 x-6
Notið skilgreiningu neikvæðs veldisvísis, a − n = 1/a n .
1 𝑥 6 1/x6
Þegar margfeldi og veldisvísir koma fyrir saman þarf að gæta þess að beita veldisvísinum á rétta stærð. Samkvæmt forgangsröð reikniaðgerða eru stæður innan sviga einfaldaðar áður en veldi eru reiknuð. Við sjáum hvernig þetta virkar í næsta dæmi.
Dæmi 10.67
Einfaldið:
ⓐ 5𝑦−1
ⓑ (5𝑦)−1
ⓒ (−5𝑦)−1
Lausn
ⓐ
Athugið að veldisvísirinn á aðeins við veldisstofninn y .
5 𝑦 − 1 5 y-1
Takið margföldunarandhverfu y og breytið formerki veldisvísisins.
5 · 1 𝑦 1 5 · 1/y1
Einfaldið.
5 𝑦 5/y
ⓑ
Hér valda svigarnir því að veldisvísirinn á við veldisstofninn 5 y .
( 5 𝑦 ) − 1 ( 5 y ) −1
Takið margföldunarandhverfu 5 y og breytið formerki veldisvísisins.
1 ( 5 𝑦 ) 1 1/( 5 y ) 1
Einfaldið.
1 5 𝑦 y
ⓒ
( − 5 𝑦 ) − 1 ( −5 y ) −1
Veldisstofninn er − 5 y . Takið margföldunarandhverfu − 5 y og breytið formerki veldisvísisins.
1 ( − 5 𝑦 ) 1 1/( −5 y ) 1
Einfaldið.
1 − 5 𝑦 1/−5 y
Notið a/− b = − a/b .
− 1 5 𝑦 − y
Nú þegar neikvæðir veldisvísar hafa verið skilgreindir þarf kvótareglan fyrir veldi aðeins eitt form, þar sem og m og n eru heiltölur.
Þegar veldisvísirinn í nefnaranum er stærri en veldisvísirinn í teljaranum verður veldisvísir kvótans neikvæður. Ef niðurstaðan hefur neikvæðan veldisvísi endurritum við hana með skilgreiningu neikvæðs veldisvísis,
Einfaldið stæður með heilum veldisvísum
Allar veldisreglurnar sem við leiddum áður fyrir veldisvísa sem eru núll eða jákvæðar heiltölur gilda einnig um heila veldisvísa. Við tökum þær aftur saman hér til viðmiðunar.
Dæmi 10.68
Einfaldið:
ⓐ 𝑥−4 ·𝑥6
ⓑ 𝑦−6 ·𝑦4
ⓒ 𝑧−5 ·𝑧−3
Lausn
ⓐ
𝑥 − 4 · 𝑥 6 x-4 · x6
Notið margfeldisregluna fyrir veldi, a m · a n = a m + n .
𝑥 − 4 + 6 x-4 + 6
Einfaldið.
𝑥 2 x 2
ⓑ
𝑦 − 6 · 𝑦 4 y-6 · y4
Veldisstofnarnir eru eins, svo leggið veldisvísana saman.
𝑦 − 6 + 4 y-6 + 4
Einfaldið.
𝑦 − 2 y-2
Notið skilgreiningu neikvæðs veldisvísis, a − n = 1/a n .
1 𝑦 2 1/y2
ⓒ
𝑧 − 5 · 𝑧 − 3 z-5 · z-3
Veldisstofnarnir eru eins, svo leggið veldisvísana saman.
𝑧 − 5 − 3 z −5−3
Einfaldið.
𝑧 − 8 z-8
Notið skilgreiningu neikvæðs veldisvísis, a − n = 1/a n .
1 𝑧 8 1/z8
Í næstu tveimur dæmum byrjum við á að nota víxlregluna til að færa sömu breytur saman. Þá er auðveldara að greina eins veldisstofna áður en margfeldisreglunni fyrir veldi er beitt.
Notið skilgreiningu neikvæðs veldisvísis, a − n = 1/a n .
− 1 0 · 1 𝑥 1 · 𝑦 5 −10 · 1/x1 · y5
Einfaldið.
− 1 0 𝑦 5 𝑥 −10 y 5/x
Í næstu tveimur dæmum notum við regluna um veldi af veldi og regluna um margfeldi í veldi.
Dæmi 10.71
Einfaldið:
Lausn
( 𝑘 3 ) − 2 ( k3 ) −2
Notið regluna um margfeldi í veldi, ( a b ) m = a m b m .
𝑘 3 ( − 2 ) k 3 ( −2 )
Einfaldið.
𝑘 − 6 k-6
Endurritið með jákvæðum veldisvísi.
1 𝑘 6 1/k6
Dæmi 10.72
Einfaldið:
Lausn
( 5 𝑥 − 3 ) 2 ( 5 x-3 ) 2
Notið regluna um margfeldi í veldi, ( a b ) m = a m b m .
5 2 ( 𝑥 − 3 ) 2 5 2 ( x-3 ) 2
Einfaldið 5 2 og margfaldið veldisvísana á x samkvæmt reglunni um veldi af veldi, ( a m ) n = a m · n .
2 5 𝑥 − 6 25 x-6
Endurritið x −6 með skilgreiningu neikvæðs veldisvísis, a − n = 1/a n .
2 5 · 1 𝑥 6 25 · 1/x6
Einfaldið
2 5 𝑥 6 25/x6
Til að einfalda brot notum við kvótaregluna fyrir veldi.
Dæmi 10.73
Einfaldið:
Lausn
Notið kvótaregluna fyrir veldi, a m/a n = a m − n .
Einfaldið.
Breytið úr tugabrotsrithætti í staðalform talna
Rifjið upp sætisgildi í heilum tölum og tugabrotum. Talnakerfið okkar byggist á veldum af Við notum tugi, hundruð, þúsundir og svo framvegis. Tugabrot byggjast einnig á veldum af tíu—tíunduhlutum, hundraðshlutum, þúsundustu hlutum og svo framvegis.
Skoðum tölurnar og Við vitum að merkir og merkir Ef við skrifum sem veldi af tíu getum við endurritað tölurnar þannig:
Þegar tala er skrifuð sem margfeldi tveggja talna, þar sem fyrri þátturinn er tala sem er stærri en eða jöfn einum en minni en og síðari þátturinn er veldi af , 10 , er talan sögð vera á staðalformi.
Á staðalformi er venja að nota sem margföldunarmerki, þótt við forðumst þetta merki annars staðar í algebru.
Staðalform er hentug leið til að skrifa mjög stórar eða mjög litlar tölur. Það er oft notað í vísindum til að auðvelda útreikninga.
Með því að skoða hvernig tugabrotskomman færðist getum við fundið einfalda aðferð til að breyta úr tugabrotsrithætti í staðalform.
Í báðum tilvikum var tugabrotskomman færð um sæti til að einangra fyrri þáttinn, . 4 .
Veldisvísirinn á er jákvæður þegar talan er stærri en
Veldisvísirinn á er neikvæður þegar talan er milli og
Dæmi 10.74
Skrifið á staðalformi.
Lausn
Skref 1: Færið tugabrotskommuna þannig að fyrri þátturinn verði stærri en eða jafn 1 en minni en 10.
Skref 2: Teljið fjölda tugabrotasæta, n , sem tugabrotskomman var færð um.
3.70000 4 sæti
Skref 3: Skrifið töluna sem margfeldi með veldi af 10.
3 . 7 1 0 4 3.7 10 4
Ef upphaflega talan er stærri en 1 verður veldið af 10 jafnt 10 n . Ef hún er milli 0 og 1 verður veldið af 10 jafnt 10 −n
Skref 4: Sannreynið.
10 4 er 10.000 og 10.000 sinnum 3,7 er 37.000.
3 7 , 0 0 0 = 3 . 7 1 0 4 37,000 = 3.7 10 4
Dæmi 10.75
Skrifið á staðalformi:
Lausn
0.0052
Færið kommuna til að fá 5,2, tölu á milli 1 og 10.
Hvernig breytum við úr staðalformi í tugabrotsform? Skoðum tvær tölur á staðalformi.
Með því að skoða staðsetningu kommunnar sjáum við einfalda aðferð til að breyta tölu af staðalformi í tugabrotsrithátt.
Í báðum tilvikum færðist komman um 4 sæti. Þegar veldisvísirinn var jákvæður færðist hún til hægri en þegar hann var neikvæður færðist hún til vinstri.
Dæmi 10.76
Breytið í tugabrotsform:
Lausn
Skref 1: Finnið veldisvísinn n á þættinum 10.
6 . 2 1 0 3 6.2 10 3
Skref 2: Færið tugabrotskommuna um n sæti og bætið við núllum ef þörf krefur.
Ef veldisvísirinn er jákvæður skal færa tugabrotskommuna um n sæti til hægri. Ef veldisvísirinn er neikvæður skal færa tugabrotskommuna um | n | sæti til vinstri.
6,200
Skref 3: Sannreynið að svarið sé rökrétt.
10 3 er 1000 og 1000 sinnum 6,2 er 6.200.
6 . 2 1 0 3 = 6 , 2 0 0 6.2 10 3 = 6,200
Dæmi 10.77
Breytið í tugabrotsform:
Lausn
8 . 9 1 0 − 2 8.9 10 −2
Finnið veldisvísinn n á þættinum 10.
Veldisvísirinn er −2.
Færið tugabrotskommuna um 2 sæti til vinstri.
Bætið við núllum eftir þörfum.
0.089
8 . 9 1 0 − 2 = 0 . 0 8 9 8.9 10 −2 = 0.089
Sannreynið svarið sjálf.
Margfaldið og deilið tölum á staðalformi
Við notum veldisreglurnar til að margfalda og deila tölum á staðalformi.
Margfaldið 4 með 2 og notið margfeldisregluna fyrir veldi til að margfalda 10 5 með 10 −7 .
8 1 0 − 2 8 10 −2
Breytið í tugabrotsform með því að færa tugabrotskommuna um tvö sæti til vinstri.
0 . 0 8 0.08
Dæmi 10.79
Deilið. Skrifið svörin á tugabrotsformi:
Lausn
9 1 0 3 3 1 0 − 2 9 10 10 −2
Aðskiljið þættina.
9 3 1 0 3 1 0 − 2 10 −2
Deilið 9 með 3 og notið kvótaregluna fyrir veldi til að deila 10 3 með 10 −2 .
3 1 0 5 3 10 5
Breytið í tugabrotsrithátt með því að færa kommuna um fimm sæti til hægri.
3 0 0 , 0 0 0 300,000
Æfingar úr kafla 10.5
Æfingin skapar meistarann
Notið skilgreiningu neikvæðs veldisvísis
Einfaldið í eftirfarandi æfingum.
316.
5−3
317.
8−2
318.
3−4
319.
2−5
320.
7−1
321.
10−1
322.
2−3+2−2
323.
3−2+3−1
324.
3−1+4−1
325.
10−1+2−1
326.
100−10−1+10−2
327.
20−2−1+2−2
328.
ⓐ (−6)−2
ⓑ −6−2
329.
ⓐ (−8)−2
ⓑ −8−2
330.
ⓐ (−10)−4
ⓑ −10−4
331.
ⓐ (−4)−6
ⓑ −4−6
332.
ⓐ 5 ·2−1
ⓑ (5·2)−1
333.
ⓐ 10 ·3−1
ⓑ (10·3)−1
334.
ⓐ 4 ·10−3
ⓑ (4·10)−3
335.
ⓐ 3 ·5−2
ⓑ (3·5)−2
336.
𝑛−4
337.
𝑝−3
338.
𝑐−10
339.
𝑚−5
340.
ⓐ 4𝑥−1
ⓑ (4𝑥)−1
ⓒ (−4𝑥)−1
341.
ⓐ 3𝑞−1
ⓑ (3𝑞)−1
ⓒ (−3𝑞)−1
342.
ⓐ 6𝑚−1
ⓑ (6𝑚)−1
ⓒ (−6𝑚)−1
343.
ⓐ 10𝑘−1
ⓑ (10𝑘)−1
ⓒ (−10𝑘)−1
Einfaldið stæður með heilum veldisvísum
Einfaldið í eftirfarandi æfingum.
344.
𝑝−4·𝑝8
345.
𝑟−2·𝑟5
346.
𝑛−10·𝑛2
347.
𝑞−8·𝑞3
348.
𝑘−3·𝑘−2
349.
𝑧−6·𝑧−2
350.
𝑎·𝑎−4
351.
𝑚·𝑚−2
352.
𝑝5·𝑝−2·𝑝−4
353.
𝑥4·𝑥−2·𝑥−3
354.
𝑎3𝑏−3
355.
𝑢2𝑣−2
356.
(𝑥5𝑦−1)(𝑥−10𝑦−3)
357.
(𝑎3𝑏−3)(𝑎−5𝑏−1)
358.
(𝑢𝑣−2)(𝑢−5𝑣−4)
359.
(𝑝𝑞−4)(𝑝−6𝑞−3)
360.
(−2𝑟−3𝑠9)(6𝑟4𝑠−5)
361.
(−3𝑝−5𝑞8)(7𝑝2𝑞−3)
362.
(−6𝑚−8𝑛−5)(−9𝑚4𝑛2)
363.
(−8𝑎−5𝑏−4)(−4𝑎2𝑏3)
364.
(𝑎3)−3
365.
(𝑞10)−10
366.
(𝑛2)−1
367.
(𝑥4)−1
368.
(𝑦−5)4
369.
(𝑝−3)2
370.
(𝑞−5)−2
371.
(𝑚−2)−3
372.
(4𝑦−3)2
373.
(3𝑞−5)2
374.
(10𝑝−2)−5
375.
(2𝑛−3)−6
376.
𝑢9𝑢−2
377.
𝑏5𝑏−3
378.
𝑥−6𝑥4
379.
𝑚5𝑚−2
380.
𝑞3𝑞12
381.
𝑟6𝑟9
382.
𝑛−4𝑛−10
383.
𝑝−3𝑝−6
Breytið úr tugabrotsrithætti í staðalform talna
Skrifið hverja tölu á staðalformi í eftirfarandi æfingum.
384.
45,000
385.
280,000
386.
8,750,000
387.
1,290,000
388.
0.036
389.
0.041
390.
0.00000924
391.
0.0000103
392.
Íbúafjöldi Bandaríkjanna 4. júlí 2010 var tæplega
393.
Íbúafjöldi heimsins 4. júlí 2010 var meiri en
394.
Meðalbreidd mannshárs er sentímetrar.
395.
Líkurnar á að vinna Megamillions-happdrættið árið eru um
Breytið staðalformi talna í tugabrotsrithátt
Breytið hverri tölu í tugabrotsrithátt í eftirfarandi æfingum.
396.
4.1102
397.
8.3102
398.
5.5108
399.
1.61010
400.
3.510−2
401.
2.810−2
402.
1.9310−5
403.
6.1510−8
404.
Árið 2010 breyttu 2 1 0 4 . 2 10 4 Facebook-notendur á dag hjúskaparstöðu sinni í „trúlofuð“.
405.
Í byrjun árs 2012 var halli á alríkisfjárlögum Bandaríkjanna meiri en
406.
Styrkur koltvísýrings í andrúmsloftinu er
407.
Breidd róteindar er af breidd atóms.
Margfaldið og deilið tölum á staðalformi
Margfaldið eða deilið í eftirfarandi æfingum og skrifið svarið á tugabrotsformi.
408.
(2105)(210−9)
409.
(3102)(110−5)
410.
(1.610−2)(5.210−6)
411.
(2.110−4)(3.510−2)
412.
6104310−2
413.
8106410−1
414.
710−2110−8
415.
510−3110−10
Stærðfræði daglegs lífs
416.
Hitaeiningar Í maí 2010 lofuðu matvæla- og drykkjarframleiðendur að draga úr hitaeiningafjölda vara sinna um billjónir fyrir árslok 2015.
ⓐ Skrifið billjónir á tugabrotsrithætti.
ⓑ Skrifið billjónir á staðalformi.
417.
Lengd árs Munurinn á almanaksári og stjarnfræðilegu ári er dagur.
ⓐ Skrifið þessa tölu á staðalformi.
ⓑ Hve mörg ár líða þar til munurinn verður 1 dagur?
418.
Skjár reiknivélar Margar reiknivélar sýna svör sjálfkrafa á staðalformi ef tölustafirnir eru fleiri en rúmast á skjánum. Til að finna líkurnar á að fá tiltekna fimm spila hendi úr spilastokki deildi Mario með og fékk svarið Skrifið töluna á tugabrotsrithætti.
419.
Skjár reiknivélar Margar reiknivélar sýna svör sjálfkrafa á staðalformi ef tölustafirnir eru fleiri en rúmast á skjánum. Til að finna fjölda leiða sem Barbara gæti búið til klippimynd úr af uppáhaldsljósmyndum sínum margfaldaði hún Reiknivélin gaf svarið Skrifið töluna á tugabrotsrithætti.
Ritunaræfingar
420.
ⓐ Útskýrið merkingu veldisvísisins í stæðunni
ⓑ Útskýrið merkingu veldisvísisins í stæðunni
421.
Þegar tölu er breytt úr tugabrotsrithætti í staðalform, hvernig vitið þið hvort veldisvísirinn verður jákvæður eða neikvæður?
Sjálfsmat
ⓐ Þegar þið hafið lokið æfingunum skuluð þið nota þennan gátlista til að meta hversu vel þið hafið náð markmiðum kaflans.
ⓑ Eftir að hafa skoðað gátlistann teljið þið ykkur vel undirbúin fyrir næsta kafla? Hvers vegna eða hvers vegna ekki?