Trang 1 Mục tiêu
Kiến thức
+ Nắm được định nghĩa lũy thừa với số mũ tự nhiên.
+ Nắm được các quy tắc phép tính (công thức) lũy thừa.
+ Mở rộng định nghĩa với lũy thừa nguyên âm và một số tính chất được thừa nhận.
Kĩ năng
+ Tính được lũy thừa với các số hữu tỉ cụ thể với số mũ tự nhiên.
+ Vận dụng công thức các phép tính về lũy thừa để thực hiện phép tính và rút gọn biểu thức.
+ Vận dụng định nghĩa và công thức lũy thừa của lũy thừa để đưa các lũy thừa về cùng cơ số hoặc cùng số mũ, so sánh lũy thừa và các bài toán liên quan khác.
+ Vận dụng một số tính chất của lũy thừa để tìm số mũ hoặc cơ số của một lũy thừa.
Trang 2 I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
Lũy thừa với số mũ tự nhiên
Lũy thừa bậc n của một số hữu tỉ x, kí hiệu xn, là tích của n thừa số x (n là số tự nhiên lớn hơn 1).
thõa sè
. ... , , 1
n n
x x x x x nn Quy ước:
1
0 1 0
x x
x x
Các phép toán về lũy thừa
a) Tích và thương của hai lũy thừa cùng cơ số Với x,m,n ta có:.
Khi nhân hai lũy thừa cùng cơ số, ta giữ nguyên cơ số và cộng hai số mũ.
m. n m n
x x x
Khi chia hai lũy thừa cùng cơ số khác 0, ta giữ nguyên cơ số và lấy số mũ của lũy thừa bị chia trừ đi số mũ của lũy thừa chia.
: 0,
m n m n
x x x x m n
b) Lũy thừa của lũy thừa
Khi tính lũy thừa của lũy thừa, ta giữ nguyên cơ số và nhân hai
số mũ với nhau.
xm n xm n.c) Lũy thừa của một tích, một thương Với x y, ,n ta có:
Lũy thừa của một tích bằng tích các lũy thừa.
x y. nx yn. n Lũy thừa của một thương bằng thương các lũy thừa.
0
n n
n
x x
y y y
Lũy thừa với số mũ nguyên âm Với x,x0,n* ta có x n 1n x
Lũy thừa với số mũ nguyên âm của 10 thường được dùng để viết những số rất nhỏ cho thuận tiện.
Khối lượng của nguyên tử hydro là:
23 ch÷ sè 0
0,00...0166g được viết gọn là 1,66.1024g.
Một số tính chất khác
a) Lũy thừa bậc chẵn luôn không âm.
Dấu của lũy thừa bậc lẻ phụ thuộc vào dấu cơ số.
2n 0
x với mọi x;
2n 1
x cùng dấu với dấu của x.
b) Hai lũy thừa bằng nhau. Ví dụ:
12n 1; 1
2n1 1Nếu xm xn thì m n (với
0; 1
x x ).
Nếu xnyn thì x y nếu n lẻ, x y nếu n chẵn.
Trang 3 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP
Dạng 1. Tính lũy thừa của một số hữu tỉ Phương pháp giải
Áp dụng định nghĩa lũy thừa với số mũ tự nhiên:
thõa sè
. ... , , 1
n n
x x x x x nn
Ngoài ra, lũy thừa với số mũ nguyên âm:
*
1 , 0,
n
x n x x n
x
Ví dụ:
2 3
3 3
0
4 4.4 16;
0,5 0,5.0,5.0,5 0,125;
10 10 . 10 . 10 1000;
1 1
3 27;
0,7 1
Ví dụ mẫu
Ví dụ 1. Tính
3 ;4 25 2; 1233;1 ; 2100
0 .
Hướng dẫn giải
Lũy thừa của một số hữu tỉ
Lũy thừa với số mũ tự nhiên
Lũy thừa với số mũ nguyên
âm
thõa sè
. ... , , 1
n n
x x x x xnn
*
1 , 0,
n
x n x x n
x
Các phép toán
: 0,
m n m n
x x x
x m n
.
m n m n
x x x
0
n n
n
x x
y y y
xm nxm n.
x y. n x yn. n
4 2
3 3
100 0
3 3 . 3 . 3 . 3 81;
2 2 2 4
. ;
5 5 5 25
2 5 5 5 5 5.5.5 125
1 . . ;
3 3 3 3 3 3.3.3 27
1 1;
2 1.
Trang 4 Ví dụ 2. Tính
1 ; 1 ;3 ;20 21 2 1 2; 2 ; 2
5 63
. Hướng dẫn giải
20 21
2 2
2
5 5 6 6
1 1; 1 1;
1 1 1 1 1 1
3 ; . ;
3 9 3 3 3 9
2 2 32; 2 2 64.
Bài tập tự luyện dạng 1
Câu 1: Tính 2 3; 1,5 ; 4 ; 1
3 3 1 4; 1 ; 1
15 1000; 210; 210.3 2
Câu 2: Tính
5 2
5 1 3 3 2 2
3 ; ; 0,1 ;10 ; ; 2,5
3 5
Câu 3: Tính:
a) 23
2 381. b)
12n1
12n.Dạng 2: Viết số dưới dạng lũy thừa của một số hữu tỉ Phương pháp giải
Bước 1. Phân tích các cơ số ra thừa số nguyên tố. Ví dụ: 8 2.2.2 2 ; 3 Bước 2. Áp dụng định nghĩa và các phép tính lũy
thừa để viết số dưới dạng lũy thừa của một số hữu tỉ.
4 2.2 2 2 2 2
9 3.3 3 3. 3
. Ví dụ mẫu
Ví dụ 1. Viết 81
16 dưới các dạng lũy thừa của một số hữu tỉ khác nhau.
Hướng dẫn giải Ta có: 81 3.3.3.3
16 2.2.2.2. Do đó:
4 4 4
81 3 3
16 2 2
hoặc
2 2 2
2 2
81 3.3 9 9
16 2.2 4 4
.
Chú ý: Khi thực hiện phép nâng lên lũy thừa
xa b nhiều học sinh hay nhầm lẫn
xa b xa b .Công thức đúng phải là
xa b xa b. .Ví dụ 2. Viết 0,1; 0,01 và 1000 dưới dạng lũy thừa của cơ số 10.
Hướng dẫn giải
1 2 3
2
1 1 1
0,1 10 ;0,01 10 ;1000 10.10.10 10
10 100 10
Chú ý: Lũy thừa với số mũ nguyên âm: 1
, , 0
n
x n n x
x
.
Ví dụ 3. Viết 39 và 212 dưới dạng lũy thừa có số mũ là 3.
Trang 5 Hướng dẫn giải
9 3.3 3 3 3
12 4.3 4 3 3
3 3 3 27 ;
2 2 2 16 .
Chú ý: Tách số mũ thành một số nhân với 3 rồi áp dụng công thức lũy thừa của lũy thừa.
Bài tập tự luyện dạng 2
Câu 1: Viết các số sau dưới dạng lũy thừa của một số hữu tỉ: 16;25;32;81;128;125. Câu 2: Viết số 256
625 dưới dạng lũy thừa của các số hữu tỉ khác nhau.
Câu 3: Viết các số sau dưới dạng lũy thừa cơ số 5: 1 ;0,008;125 25
Câu 4: Viết các số sau dưới dạng lũy thừa có cùng số mũ là 5: 32;3 ;415 10. Dạng 3: Thực hiện phép tính
Bài toán 1. Thực hiện phép tính bằng cách đưa về cùng cơ số Phương pháp giải
Bước 1. Đưa các lũy thừa về dạng lũy thừa của các cơ số giống nhau (thường chọn ước chung nhỏ nhất khác 1 của các cơ số).
Ví dụ:
a) 2 .48 2 2 . 28
2 2 2 .28 4 2 .12Bước 2. Áp dụng các quy tắc lũy thừa của một tích hoặc một thương để tính toán kết quả. b)
3 3
3
2 2 8
3 3 27
. Ví dụ mẫu
Ví dụ 1. Thực hiện các phép tính sau:
a) 8 .22 4 b)2 : 423 3 c) 125 : 253
Hướng dẫn giải
2 4 3 2 4 6 4 10
23 3 23 2 3 23 6 17
3 3 3 2 9 2 7
) 8 .2 2 .2 2 .2 2 1024 ) 2 : 4 2 : 2 2 : 2 2 ) 125 : 25 5 : 5 5 : 5 5 a
b c
Chú ý: Chuyển các lũy thừa về lũy thừa dưới cơ số chung là ước chung nhỏ nhất khác 1 của các cơ số.
Ví dụ 2. Rút gọn các biểu thức sau dưới dạng lũy thừa của một số hữu tỉ:
a) 27 .343 2
9 b)125 .2524 3
5 c)
3 4
3
1 .64 8
4
Hướng dẫn giải
Trang 6
3 4 2
4 2 12 2 14
8 3
3 2 6 6
2 3
3 2
2 3 6 6 12
8
4 4 4 4
3 4 3 6 4
24 24
3 9
3 3
3 2 3 6 15
3 .3
27 .3 3 .3 3
) 3
9 3 3 3
5 . 5
125 .25 5 .5 5
) 5
5 5 5 5
1 .64 1 . 2 2 2
8 8
) 2
4 2 2 .2 2
a
b
c
Bài toán 2: Thực hiện phép tính bằng cách đưa về cùng số mũ Phương pháp giải
Bước 1.
Phân tích tìm ra số mũ chung của các thừa số.
Ví dụ:
a) 8 .276 2 8 . 36
3 2 8 .36 6
8.3 6 246.Bước 2. Biến đổi các thừa số để đưa về số mũ giống nhau rồi áp dụng công thức lũy thừa của một tích hoặc một thương.
b)
8 8 8 8
8 4
4 2 8
15 15 15 15
9 3 3 3 5
.
Ví dụ mẫu
Ví dụ 1. Viết các biểu thức sau dưới dạng lũy thừa của một số hữu tỉ:
a) 7 .2712 4. b)15 :1259 3. c)
0,125 .64
8 4.Hướng dẫn giải
4 12
12 4 12 3 12 12 12
3 9
9 3 9 3 9 9 9
8 4 8 2 4 8 8 8
) 7 .27 7 . 3 7 .3 7.3 21 ) 15 :125 15 : 5 15 : 5 15 : 5 3 ) 0,125 .64 0,125 . 8 0,125 .8 1 1 a
b c
Chú ý: Chuyển các lũy thừa về lũy thừa với số mũ chung là BCNN của các số mũ.
12;4 12.
9;3 9.
8;4 8.
BCNN BCNN BCNN
Ví dụ 2. Rút gọn các biểu thức sau dưới dạng lũy thừa của một số hữu tỉ:
a) 4 .59 27 b)3 .212 16 Hướng dẫn giải
9 9
9 27 9 3 9 9 9
4 4 4
12 16 3 4 4 4 4
) 4 .5 4 . 5 4 .125 4.125 500 ) 3 .2 3 . 2 27 .16 27.16 432 a
b
Chú ý: Chuyển các lũy thừa về lũy thừa với số mũ chung là ƯCLN của các số mũ.
ƯCLN
9;27
9.ƯCLN
12;16
4.Trang 7 Bài toán 3: Thực hiện các phép tính phức tạp
Ví dụ mẫu
Ví dụ 1. Rút gọn các biểu thức:
a) 3 2
52 2
2 3
. . 1
3 4
2 5
5 . 12
b)66 6 .33 3 36 73
Hướng dẫn giải
3 2
5
3 2 2 2 2 3 4
2 2 3 2 2 2 3 2
6 6 3
6 3 3 6 6 6 3 3 3 6 6
6
2 3
. . 1
2 3 5 3 .4 2 .3
3 4
) . . . 6.
3 4 2 5 3 .2
2 5
5 . 12
3 2 2 1
6 6 .3 3 2 .3 2 .3 .3 3 3 .73
) 3
73 73 73 73
a
b
Ví dụ 2. Thực hiện các phép tính sau:
a) 2 1 2
5 3
b)
3 2
20 18
3 . 5
Hướng dẫn giải
2 2 2 2
2
3 2
2 2
3 2 6 3 2 4 8 4 3
8
3 2 3 2 3 2
2 1 6 5 11 11 121
) 5 3 15 15 15 15 225
2 .5 2.3
20 18 2 .5 2 .3 2 .3 .5
) . . . 2 .3.5 3840
3 5 3 5 3 5 3 .5
a
b
Bài tập tự luyện dạng 3
Chọn đáp án đúng nhất trong các câu từ 1 đến 6.
Câu 1: Giá trị của biểu thức 2 .25 6 bằng:
A. 210 B. 21 C. 211 D. 27
Câu 2: Giá trị của biểu thức 3156
3 bằng:
A. 39 B. 39 C. 310 D. 321
Câu 3: Rút gọn biểu thức 3 .98 2 dưới dạng lũy thừa của một số hữu tỉ được kết quả là:
A. 310 B. 94 C. 312 D. 316
Câu 4: Biểu thức nào dưới đây là đúng (với n*)?
A.
x y. n x yn n1 B. nn1x x
y y
C. 11
n n n
x x
y y
D.
x y. n1xn1.yn1Câu 5: Rút gọn biểu thức 0,856
0,4 bằng với giá trị nào dưới đây?
A. 20. B. 40. C. 60. D. 80.
Câu 6: Viết biểu thức 6 .128 5 dưới dạng 2 .3a b thì giá trị của a b là:
Trang 8
A. 13. B. 31. C. 25. D. 19.
Câu 7: Tìm giá trị của các biểu thức sau:
a) 3 .33104
3 b)
2 2
0,8
0,4 c) 2 .4332
8 d) 27 .92
81 Câu 8: Tính:
a) 27 : 94 3 b) 6 .32 23
12 c) 12 .183 2 2
24 d) 63 2.62 23
37
Câu 9: Thực hiện phép tính:
a)
1 3 1
4. 2 2
b)
2 5 2
6
1 0,6
6 .6 0,2
c)
1 1 3
2 6
d)
3 3 2 1 2
5 4 . 6 5
Câu 10: Viết các biểu thức sau dưới dạng lũy thừa của một số hữu tỉ:
a) 2 .36 3 b) 6 .84 2 c) 16.81 d) 25 .24 8
Dạng 4: So sánh các lũy thừa Phương pháp giải
Để so sánh các lũy thừa, ta làm như sau: Ví dụ: So sánh 96 và 84. Hướng dẫn giải
Bước 1. Đưa các lũy thừa về cùng cơ số mũ hoặc cùng cơ số.
Ta có 96
32 63 ;812 4
23 4212Bước 2. So sánh cơ số khi chung số mũ hoặc so sánh số mũ khi chung cơ số.
Do 312212 nên 9684 Vậy 9684.
Ví dụ mẫu Ví dụ 1. So sánh:
a) 83 và 162. b) 3100 và 2730. Hướng dẫn giải
a) Ta có 83
23 32 ;169 2
24 228. Do 2928 nên 83 162.b) Ta có 2730
33 30390. Do 3100 390 nên 3100 2730.Chú ý: Với a1 và m n thì aman.
Ví dụ 2. Số nào lớn hơn trong hai số: 2725 và 3215. Hướng dẫn giải
Ta có: 2725
33 253 ;3275 15
25 15275Do 375275 nên 27253215.
Chú ý: Nếu am b mm, * thì a b . Bài tập tự luyện dạng 4 Câu 1: So sánh các cặp số sau:
Trang 9 a) 227 và 318. b) 2150 và 3100. c) 2375 và 3250.
Câu 2: So sánh các cặp số sau:
a)
0,210 và 251 6. b) 4333 và 3444. c) 2500 và 5200. Dạng 5: Tìm số mũ, cơ số của lũy thừaBài toán 1. Tìm số mũ của lũy thừa Phương pháp giải
Ví dụ: Tìm số tự nhiên n biết 8 2 n1. Bước 1. Đưa các lũy thừa ở cả hai vế về cùng cơ số. Ta có: 8 2 n1
Bước 2. Rút gọn hai vế về dạng an am 232n1 Bước 3. Cho hai số mũ bằng nhau rồi giải ra kết quả. n 1 3 n 2
Ví dụ mẫu
Ví dụ 1. Tìm số tự nhiên n biết:
a) 625 5
5n b)
3 927
n
Hướng dẫn giải
4
4
)625 5 5
5 5
5
5 5
4 1
3
n
n n
a
n n
Vậy n3
3 2
5 5
) 3 9
27
3 3 .3
3 3
3 3
5
n
n
n
n
b
n
Vậy n5 Ví dụ 2. Tìm số tự nhiên n biết:
a) 3 .2n n36 b) 25 : 52n n 1252
Hướng dẫn giải
22
) 3 .2 36 3.2 6
6 6
2
n n n
n
a
n
Vậy n2
2 2
2 2
2 3
4 6
3 6
) 25 : 5 125
5 : 5 5
5 : 5 5
5 5
3 6
2
n n
n n
n n
n
b
n n
Vậy n2 Bài toán 2. Tìm cơ số của lũy thừa
Phương pháp giải
Bước 1. Đưa các lũy thừa ở cả hai vế về cùng số mũ. Ví dụ: Tìm x biết x38
Trang 10 Ta có 8 2 3 nên x3 23.
Bước 2. Cho phần cơ số bằng nhau rồi giải ra kết quả. x 2 Vậy x2 Ví dụ mẫu
Ví dụ 1. Tìm x biết:
a) x21; b) x4 16 .
Hướng dẫn giải
a) Ta có 1 1 2
12 nên x2 12
12.Suy ra x1 hoặc x 1.
b) Ta có 16 2 4
2 4 nên x424
2 4.Suy ra x2 hoặc x 2. Ví dụ 2. Tìm x biết:
a)
1 3 1 3 27;
x
b)
2x1
3 8 .Hướng dẫn giải a) Ta có
1 1 3
27 3
nên
3 3
1 1 1 1 2
3 3 3 3 3.
x x x
Vậy 2
x3.
b) Ta có 8
2 3 nên
2 1
3 2 3 2 1 2 2 1 1x x x x 2.
Vậy 1
x 2.
Bài tập tự luyện dạng 5 Câu 1: Tìm x biết:
a) x51; b) x5 1; c) x2 9; d) 4x2 16.
Câu 2: Tìm x biết:
a)
x1
24; b)
2x
327.Câu 3: Tìm số tự nhiên n biết:
a) 1 1 ;
2 16
n
b) 63 2.
3 .4
n
Câu 4: Tìm số tự nhiên n biết:
a)
2 8;16
n
b) 16 : 2n n 64
ĐÁP ÁN
Trang 11 Dạng 1. Tính lũy thừa của một số hữu tỉ
Câu 1:
3
3
3
4 4
2 8
3 27; 1,5 3,375;
4 64;
1 3 81
1 ;
2 2 16
15
1000
10
10
1 1;
1 1;
2 1024;
2 1024.
Câu 2:
5
5
5
3
1 1
3 ;
3 243
1 1
3 243;
0,1 0,001;
3 3 2
2 2
1 1
10 ;
10 1000
2 4
5 25;
1 1
2,5 0,16
2,5 6,25
Câu 3:
3 3 1
2 1 2
)2 2 8 8 8 1 1 8 8
) 1 n 1 n 1 1 0
a b
Dạng 2. Viết số dưới dạng lũy thừa của một số hữu tỉ Câu 1:
2 4
2 5
16 4 2 ; 25 5 ; 32 2 ;
4 7 3
81 3 ; 128 2 ; 125 5 .
Câu 2:
2 4 48 4
4 4 4
256 2 2 4 4
625 5 5 5 5
4 2 2
8 2
2
4 2 2
256 2 2 16 16
625 5 5 25 25
Câu 3:
2 3 3
2 3
1 1 8 1 1
5 ;0,008 5 ;125 5 .
25 5 1000 125 5
Câu 4:
5
55 15 3.5 3 5 10 2.5 2 5
32 2 ;3 3 3 27 ;4 4 4 16 . Dạng 3. Thực hiện phép tính
Câu 1: Chọn C.
5 6 5 6 11
2 .2 2 2 . Câu 2: Chọn A.
15
15 6 9 6
3 3 3
3
.
Trang 12 Câu 3: Chọn C.
28 2 8 2 8 4 12
3 .9 3 . 3 3 .3 3 . Câu 4: Chọn D.
Vì lũy thừa của một tích bằng tích các lũy thừa nên
x y. n1xn1.yn1.Câu 5: Chọn D.
5 5 5 5
6 5
0,8 0,8 0,8 1 2 32
. 80
0,4 0,4 .0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
.
Câu 6: Chọn B.
8
58 5 2 8 8 5 10 18 13
6 .12 2.3 . 3.2 2 .3 .3 .2 2 .3 a 18;b13 a b 18 13 31 . Câu 7:
3 4 7
10 10 3
3 2 2
3 2 3 4 7
3
3 3 9 9 2
3 .3 3 1 1
) .
3 3 3 27
2 . 2
2 .4 2 .2 2 1 1
) 8 2 2 2 2 4
a
c
2 2
2 2
3 2 2
2 6 2
4
4 4
0,8 0,8
) 2 4.
0,4 0,4
3 .3
27 .9 3 .3
) 3 81.
81 3 3
b
d
Câu 8:
4 3
4 3 3 2 12 6 6
2 3 2 2 3 3
2 4 2 2
3 2 6 3 2 4 8 7
2 5
2 6 2 6 2
3 3 2
3 2 3 3 3 2 2 3 3
3
)27 : 9 3 : 3 3 : 3 3 729 6 .3 2 .3 .3 3 27
) 12 2 .3 2 4
12 .18 2 .3 .2 .3 2 .3
) 2 .3 972
24 2 .3 2 .3
2 3 3 1
6 2.6 2 2 .3 2.2 .3 2 2 .37
) 2
37 37 37 37
a b c d Câu 9:
3
5 5
2 5 5
2 2
6 2 6
3 3
2 2 2
2 2 2 3
1 1 1 1 1 1
)4. 4. 0.
2 2 8 2 2 2
0,6 3 . 0,2
1 1 3
) .6 .6 1 1216.
6 0,2 6 0,2 0,2
1 1 1 1
) .
2 6 3 27
3 3 2 1 3 2 3 2 1 1
) . . .
5 4 6 5 20 15 2 .5 3 .5 3.5
a
b
c
d .
375 Câu 10:
3 3
6 3 2 3 3 3 3
4 4 4 4
) 2 .3 2 .3 4 .3 4.3 12 . ) 16.81 2 .3 2.3 6 .
a c
4 2 2 2 2 2
4 4
4 8 4 2 4 4 4
) 6 .8 36 .8 36.8 288 .
) 25 .2 25 . 2 25 .4 25.4 100 . b
d
Dạng 4. So sánh các lũy thừa Câu 1:
Trang 13 a) 227
23 98 ;39 18
32 9 99Vì 8999 nên 227318.
b) 2150
23 508 ;350 100
32 50950Do 850950 nên 21503100
c) 2375
23 1258 ;3125 250
32 1259125Do 81259125 nên 23753250. Câu 2:
a)
10 10 6 2 6 121 1 1 1
0,2 ;
5 25 5 5
Do 0 1 1
5 và 10 12 nên
10 12
1 1
5 5
hay
0,2 10 251 6 , b) 4333
43 11164 ;3111 444
34 111 81111Do 6411181111 nên 43333444.
c) 2500
25 10032 ;5100 200
52 10025100Do 32100 25100 nên 25005200.
Dạng 5. Tìm số mũ, cơ số của lũy thừa Câu 1:
5
5 5
) 1
1 1 a x x
x
Vậy x1.
5 5 5
) 1
1 1 b x x
x
Vậy x 1.
2 2 2 2
) 9
3 3
c x x
x 3
hoặc x 3. Vậy x3 hoặc x 3.
2 2
) 4 16 4 d x
x
Ta có x222
2 2x 2
hoặc x 2 Vậy x2 hoặc x 2. Câu 2:
2) 1 4
a x
Vì 4 2 2
2 2 nên x 1 2 hoặc x 1 2x3 hoặc x 1. Vậy x3 hoặc x 1.
3
3 3
) 2 27
2 3
2 3 2 3 1
b x
x
x x
Vậy x 1.
Câu 3:
a)
1 1 1 1 4
2 16 2 2 4
n n
n
Trang 14 Vậy n4.
b) 63 3 2 3 3 3
2 6 3 .2 .2 6 3 .2 6 6 3
3 .4
n
n n n n .
Vậy n3. Câu 4:
a)
4
3
4
32 2
8 2 2 2 4 3 7
16 2
n n
n n n
Vậy n7.
b) 16 : 2n n64
16 : 2
n648n82 n 2Vậy n2.