师:同学们,大家好。今天我们一起来学习八年级人教版数学第十四章幂的乘方。首先看学习目标:一、理解幂的乘方运算法则,能够运用法则进行幂的乘方运算;二、经历法则的探究过程,体会特殊到一般转化的数学思想。
先看下面一组计算题,观察这三道题的结构特点,不难发现它们都属于同底数幂乘法运算。根据同底数幂乘法法则“底数不变,指数相加”:
第一题,$10^2×10^4$,相乘后底数为$10$不变,指数为$2 + 4$,结果为$10^6$。
第二题,$4$个$3^2$相乘,底数为$3$不变,指数为$4$个$2$相加,结果为$3^8$。
第三题,$(s + y)^2×(s + y)^3$,相乘后底数为$s + y$不变,指数为$2 + 3$,结果为$(s + y)^5$。
小结:同底数幂乘法法则为同底数幂相乘,底数不变,指数相加。
进一步思考第二道计算题的结果,$3^8$还有其他表示形式吗?如果把$3^2$当作一个整体,结果还可表示为$(3^2)^4$。今天就来探究形如$(3^2)^4$这种结构的运算,大家先给这个运算起个名字。观察这个数的结构特点,底数为幂$3^2$,指数为$4$,像这样底数为幂的乘方运算,称之为幂的乘方。接下来学习幂的乘方运算法则。
在学习新法则前,大家猜一猜$(a^m)^n$的结果是什么?想必同学们都能猜想出$(a^m)^n = a^{m×n}$,那该如何证明呢?回顾上节课推导同底数幂乘法法则,是通过观察并思考一些具体例子,根据运算结构特点归纳和提炼出一般规律,接着验证和证明,最后用符号语言和文字语言表示出来,体现了从特殊到一般的数学思想。现在用相同方法探究幂的乘方运算法则。
观察并思考以下具体例子:
第一题,根据幂的定义,乘方展开后为相同数的乘法,$(3^2)^4 = 4$个$3^2$相乘。再根据同底数幂乘法法则,底数不变指数相加,相乘后底数为$3$不变,指数为$4$个$2$相加,即$2×4$,结果为$3^{2×4}$。
第二题,同理,$(a^2)^3$展开为$3$个$a^2$相乘。再根据同底数幂乘法法则,相乘后底数为$a$不变,指数为$3$个$2$相加,即$2×3$,结果为$a^{2×3}$。
第三题,$(a^m)^4$展开后为$4$个$a^m$相乘。相乘后,底数为$a$不变,指数为$4$个$m$相加,即$4×m$,结果为$a^{4×m}$。
归纳并猜想$(a^m)^n = a^{m×n}$。
验证和证明:把$(a^m)^n$当作一个整体,根据幂的定义,$(a^m)^n$展开后为$n$个$a^m$相乘,再根据同底数幂乘法运算,乘完后底数为$a$不变,指数共有$n$个$m$相加,结果为$a^{m×n}$。
得到幂的乘方运算法则:
符号语言:$(a^m)^n = a^{m×n}$;
文字语言:幂的乘方,底数不变,指数相乘($m$,$n$都是正整数)。
利用法则进行简单运算,观察这四道题的结构特点,都属于幂的乘方运算。根据幂的乘方运算法则“底数不变,指数相乘”:
第一题,$(10^3)^5$,乘方后底数为$10$不变,指数为$3×5$,结果为$10^{15}$。
第二题,$(a^4)^4$,乘方后底数为$a$不变,指数为$4×4$,结果为$a^{16}$。
第三题,$(a^m)^2$,乘方后底数为$a$不变,指数为$2×m$,结果为$a^{2m}$。
第四题,$ - (s^4)^3$,乘方后底数为$s$不变,指数为$4×3$,结果为$ - s^{12}$。
