Математика / Алгебра
Степень произведения
Степень произведения равна произведению степеней всех множителей: каждый множитель внутри скобок возводится в тот же показатель.
Формула
Обозначения
- a, b
- множители произведения
- $n$
- показатель степени
Условия применения
- В степень возводится все произведение, заключенное в скобки.
- Показатель n в курсе 7 класса обычно натуральный.
- Все множители внутри произведения получают один и тот же показатель.
Ограничения
- Формула не относится к сумме: (a+b)^n нельзя заменить на a^n+b^n.
- Если множитель имеет собственную степень, дополнительно применяют правило степени степени.
- При отрицательном коэффициенте нужно учитывать четность показателя.
Подробное объяснение
Степень произведения раскрывает смысл записи (ab)^n. Она означает, что произведение ab умножают само на себя n раз. В каждой копии есть множитель a и множитель b, поэтому после перестановки множителей можно собрать отдельно все a и все b. Так получается a^n b^n: множитель a встречается n раз, множитель b тоже n раз. Формула не меняет значение выражения, а только группирует одинаковые множители удобнее для вычисления. Если внутри скобок стоит несколько множителей, правило действует на каждый из них: (abc)^n = a^n b^n c^n. При числовом коэффициенте его тоже возводят в степень, поэтому (3x)^2 = 9x^2. В задачах 7 класса формула особенно нужна для степени одночлена. Например, (2x^3y)^2 превращается в 4x^6y^2: коэффициент возводится в квадрат, степень x умножается на 2, y получает показатель 2. От степени суммы правило отличается принципиально. Произведение можно разнести по множителям, а сумма требует других формул, например квадрата суммы.
Как пользоваться формулой
- Определите все множители внутри скобок.
- Возведите каждый множитель в степень n.
- Если есть числовой коэффициент, тоже возведите его в степень.
- Упростите результат.
Историческая справка
Формула степени произведения связана с пониманием степени как повторяющегося умножения. В ранней арифметике квадраты и кубы считали как площади и объемы, а общая запись с показателем появилась позднее вместе с буквенной алгеброй. Когда произведение начали записывать символически, стало естественно группировать одинаковые множители и формулировать свойства степеней в общем виде. В школьном курсе правило нужно для перехода от числовых степеней к алгебраическим одночленам. Оно показывает, что показатель относится ко всей скобке, а не только к ближайшей букве. В XX веке такая запись стала стандартной в школьных учебниках: она позволяет быстро переходить от доказанного свойства к вычислению и сохраняет связь с исходным рассуждением.
Историческая линия формулы
У формулы нет отдельного автора. Она выводится из определения натуральной степени и свойства умножения, а современная запись относится к общей традиции символической алгебры. Поэтому в учебной атрибуции указывают математическую традицию и вывод из определения, а не одного автора.
Пример
Задача: упростить (3a^2b)^2. Дано: произведение 3*a^2*b целиком возводится во вторую степень. Применяем формулу степени произведения: (3a^2b)^2 = 3^2*(a^2)^2*b^2. Считаем: 3^2 = 9, (a^2)^2 = a^4, b^2 остается b^2. Ответ: 9a^4b^2. Проверка при a=2, b=1: исходное выражение (3*4*1)^2 = 12^2 = 144. Итоговое выражение 9*16*1 = 144. Совпадение подтверждает, что степень распределена по всем множителям. Дополнительная проверка: если выполнить обратную подстановку в исходную запись, обе части дают одно и то же значение, а единицы ответа соответствуют величине из условия.
Частая ошибка
Часто забывают возвести в степень числовой коэффициент: (2x)^3 ошибочно пишут как 2x^3 вместо 8x^3. Еще одна ошибка - применять правило к сумме. В выражении (a+b)^2 нельзя отдельно возвести a и b без среднего члена. При отрицательном коэффициенте проверяйте четность показателя: (-2x)^2 дает 4x^2, а (-2x)^3 дает -8x^3.
Практика
Задачи с решением
Возвести произведение в квадрат
Условие. Упростите (5xy)^2.
Решение. Возводим каждый множитель: 5^2*x^2*y^2 = 25x^2y^2.
Ответ. 25x^2y^2
Возвести одночлен в куб
Условие. Упростите (-2a^2b)^3.
Решение. (-2)^3=-8, (a^2)^3=a^6, b^3=b^3. Ответ: -8a^6b^3.
Ответ. -8a^6b^3
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
Произведение степеней с одинаковым основанием
При умножении степеней с одинаковым основанием основание сохраняют, а показатели складывают, потому что множители одного вида объединяются.
Математика
Степень степени
При возведении степени в степень основание сохраняют, а показатели перемножают, потому что число одинаковых множителей повторяется группами.
Математика
Степень одночлена
При возведении одночлена в степень коэффициент возводится в эту степень, а показатели степеней у переменных умножаются на показатель внешней степени.
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.