Bài 5: Phép tính lũy thừa với số mũ tự nhiên

Khởi động

22

Vi khuẩn E.coli trong điều kiện nuôi cấy thích hợp cứ 20 phút lại phân đôi một lần. Giả sử lúc đầu có 1 vi khuẩn. Sau 120 phút có bao nhiêu vi khuẩn?

Gợi ýarrow-down-icon

Ta có thể tính số vi khuẩn sau mỗi 20 phút

Đáp ánarrow-down-icon

Cách 1: Vì cứ sau 20 phút, vi khuẩn lại phân đôi 1 lần nên sau 20 phút đầu, từ 1 vi khuẩn phân đôi thành 1.2 =2 vi khuẩn.

Sau 20 phút tiếp theo (tức là sau 40 phút), từ 2 vi khuẩn phân đôi thành 2 . 2 = 4 vi khuẩn.

Sau 20 phút tiếp theo (tức là sau 60 phút), từ 4 vi khuẩn phân đôi thành 4 . 2 = 8 vi khuẩn.

Sau 20 phút tiếp theo (tức là sau 80 phút), từ 8 vi khuẩn phân đôi thành 8 . 2 = 16 vi khuẩn.

Sau 20 phút tiếp theo (tức là sau 100 phút), từ 16 vi khuẩn phân đôi thành 16 . 2 = 32 vi khuẩn.

Sau 20 phút nữa (tức là sau 120 phút), từ 32 vi khuẩn phân đôi thành 32 . 2 = 64 vi khuẩn. 

Vậy sau 120 phút có tất cả 64 vi khuẩn. 

Cách 2: Sau 120 phút, vi khuẩn đã phân đôi số lần là:

120 : 20 = 6 (lần)

Sau 120 phút, có tất cả số vi khuẩn là:

\(2^6=64\) (vi khuẩn)

Luyện tập vận dụng 1

23

Viết và tính các lũy thừa sau:

a) Năm mũ hai;

b) Hai lũy thừa bảy;

c) Lũy thừa bậc ba của sáu.

Gợi ýarrow-down-icon

- Tìm cơ số a.

- Tìm số mũ n.

- Tính tích của n số a.

Đáp ánarrow-down-icon

a) Năm mũ hai: \({5^2} = 5.5 = 25\)

b) Hai lũy thừa bảy: \({2^7} = 2.2.2.2.2.2.2 = 128\)

c) Lũy thừa bậc ba của sáu: \({6^3} = 6.6.6 = 216\)

Luyện tập vận dụng 2

23

Viết các số sau dưới dạng lũy thừa với cơ số cho trước:

a) 25 cơ số 5;

b) 64 cơ số 4.

Gợi ýarrow-down-icon

a) Phân tích 25 thành các số 5 nhân với nhau. Số các số 5 là số mũ của lũy thừa cần tìm.

b) Phân tích 64 thành các số 4 nhân với nhau. Số các số 4 là số mũ của lũy thừa cần tìm.

Đáp ánarrow-down-icon

a) \(25 = 5.5 = {5^2}\)

b) \(64 = 4.4.4 = {4^3}\)

Hoạt động 2

23

So sánh: \({2^3}{.2^4}\)\({2^7}\).

Gợi ýarrow-down-icon

\({a^n}=a.a....a\) (n thừa số a)

Đáp ánarrow-down-icon

\({2^3} = 2.2.2 = 8\)

\({2^4} = 2.2.2.2 = 16\)

\({2^3}{.2^4} = 8.16 = 128\)

\({2^7} = 2.2.2.2.2.2.2 = 128\)

Vậy \({2^3}{.2^4} = {2^7}\).

Luyện tập vận dụng 3

24

Viết kết quả mỗi phép tính sau dưới dạng một lũy thừa:

a) \({2^5}.64\);

b) \({20.5.10^3}\).

Gợi ýarrow-down-icon

a)- Viết 64 dưới dạng lũy thừa cơ số 2.

- Sử dụng quy tắc nhân lũy thừa cùng cơ số: \({a^m}.{a^n} = {a^{m + n}}\).

b)- Nhân 20 với 5.

- Viết kết quả nhận được dưới dạng lũy thừa cơ số 10.

- Sử dụng quy tắc nhân lũy thừa cùng cơ số: \({a^m}.{a^n} = {a^{m + n}}\).

Đáp ánarrow-down-icon

a) \(64 = 2.2.2.2.2.2 = {2^6}\)

Vậy \({2^5}.64 = {2^5}{.2^6} = {2^{5 + 6}} = {2^{11}}\).

b) \(20.5 = 100 = 10.10 = {10^2}\)

Vậy \({20.5.10^3} = {10^2}{.10^3}\)\(= {10^{2 + 3}} = {10^5}\).

Hoạt động 3

24

So sánh: \({2^5}:{2^3}\)\({2^2}\).

Gợi ýarrow-down-icon

Tính rồi so sánh

Đáp ánarrow-down-icon

\({2^5} = 2.2.2.2.2 = 32\).

\({2^3} = 2.2.2 = 8\).

\({2^5}:{2^3} = 32:8 = 4\).

\({2^2} = 4\).

Vậy \({2^5}:{2^3} = {2^2}\).

Luyện tập vận dụng 4

24

Viết kết quả mỗi phép tính sau dưới dạng một lũy thừa:

a) \({6^5}:6\);

b) \(128:{2^3}\).

Gợi ýarrow-down-icon

a)- Sử dụng quy tắc chia hai lũy thừa cùng cơ số 6.

b) \(128:{2^3}\).

- Đưa 128 về lũy thừa cơ số 2.

- Sử dụng quy tắc chia hai lũy thừa cùng cơ số 2.

Đáp ánarrow-down-icon

a) \({6^5}:6 = {6^{5 - 1}} = {6^4}\).

b) \(128 = 2.2.2.2.2.2.2 = {2^7}\).

\(128:{2^3} = {2^7}:{2^3} = {2^{7 - 3}} = {2^4}\).

Bài tập 1

24

Viết các tích sau dưới dạng lũy thừa:

a) \(5.5.5.5\)

b) 9.9.9.9.9.9.9

c) 7.7.7.7.7

d) \(a.a.a.a.a.a.a.a\)

Gợi ýarrow-down-icon

- Tìm cơ số.

- Tìm số mũ.

Đáp ánarrow-down-icon

a) \(5.5.5.5 = {5^4}\).

b) \(9.9.9.9.9.9.9 = {9^7}\).

c) \(7.7.7.7.7 = {7^5}\).

d) \(a.a.a.a.a.a.a.a = {a^8}\).

Bài tập 2

25

Xác định cơ số, số mũ và tính mỗi lũy thừa sau: \({2^5},{5^2},{9^2},{1^{10}},{10^1}\).

Gợi ýarrow-down-icon

- Cơ số là số bên dưới.

- Số mũ là số bên trên.

- Sử dụng định nghĩa lũy thừa tính các lũy thừa.

Đáp ánarrow-down-icon

\({2^5}\) có cơ số là 2, số mũ là 5.

\({2^5} = 2.2.2.2.2 = 32\).

\({5^2}\) có cơ số 5, số mũ 2.

\({5^2} = 5.5 = 25\)

\({9^2}\) có cơ số 9, số mũ 2.

\({9^2} = 9.9 = 81\).

\({1^{10}}\) có cơ số 1, số mũ 10.

\({1^{10}} = 1.1.1.1.1.1.1.1.1.1 = 1\).

Bài tập 3

25

Viết các số sau dưới dạng lũy thừa với cơ số cho trước.

a) 81, cơ số 3;

b) 81, cơ số 9;

c) 64, cơ số 2;

d) 100 000 000, cơ số 10.

Gợi ýarrow-down-icon

a) Viết 81 thành tích của các số 3 

b) Viết 81 thành tích của các số 9.

c) Viết 64 thành tích của các số 2.

d) - Đếm số các chữ số 0 trong 100 000 000.

- Sử dụng kết quả: \({10^n} = 1\underbrace {0...0}_{n{\rm{ chữ số 0}}}\).

Đáp ánarrow-down-icon

a) \(81=3.3.3.3={3^4}\)

b) \(81 = 9.9 = {9^2}\)

c) \(64 = 2.2.2.2.2.2 = {2^6}\)

d) 100 000 000 có 8 chữ số 0 nên

100 000 000 =\({10^8}\).

Bài tập 4

25

Viết kết quả mỗi phép tính sau dưới dạng một lũy thừa:

a) \({3^4}{.3^5}\);     \({16.2^9}\);    \(16.32\);

b) \({12^8}:12\);  \(243:{3^4}\);  \({10^9}:10000\).

c) \({4.8^6}{.2.8^3}\);  \({12^2}{.2.12^3}.6\);  \({6^3}{.2.6^4}.3\).

Gợi ýarrow-down-icon

a)- Đưa các thừa số trong tích chưa có dạng lũy thừa về dạng lũy thừa.

- Sử dụng quy tắc nhân hai lũy thừa cùng cơ số.

b)- Đưa các thừa số trong tích chưa có dạng lũy thừa về dạng lũy thừa.

- Sử dụng quy tắc chia hai lũy thừa cùng cơ số.

c)- Sử dụng tính chất giao hoán và kết hợp của phép nhân để nhóm các thừa số không là lũy thừa với nhau.

- Nhân các thừa số đó đưa về các lũy thừa.

Đáp ánarrow-down-icon

a) Ta có: \({3^4}{.3^5} = {3^{4 + 5}} = {3^9}\);     

Ta có: \(16 = 2.2.2.2 = {2^4}\).

\(\Rightarrow\) \({16.2^9} = {2^4}{.2^9} = {2^{4 + 9}} = {2^{13}}\)

Ta có: \(32 = 2.2.2.2.2 = {2^5}\)

\(\Rightarrow\) \(16.32 = {2^4}{.2^5} = {2^{4 + 5}} = {2^9}\)

b) \({12^8}:12 = {12^8}:{12^1} = {12^{8 - 1}} = {12^7}\);

Ta có: \(243 = 3.3.3.3.3 = {3^5}\)

\(\Rightarrow 243:{3^4} = {3^5}:{3^4} = {3^{5 - 4}} = {3^1} = 3\).

Ta có: \(10000 = {10^4}\)

\(\Rightarrow\)\({10^9}:10000 = {10^9}:{10^4} = {10^{9 - 4}} = {10^5}\)

c) \({4.8^6}{.2.8^3} = {4.2.8^6}{.8^3}\)

\(= \left( {4.2} \right){.8^6}{.8^3}\)

\(= {8.8^6}{.8^3}= {8^1}{.8^6}{.8^3}\)

\(= {8^{1 + 6 + 3}} = {8^{10}}\)

\({12^2}{.2.12^3}.6 = {12^2}{.12^3}.\left( {2.6} \right)\)

\(= {12^2}{.12^3}.12 = {12^{2 + 3 + 1}} = {12^6}\)

\({6^3}{.2.6^4}.3 = {6^3}{.6^4}.\left( {2.3} \right)\)

\(= {6^3}{.6^4}.6 = {6^{3 + 4 + 1}} = {6^8}\)

Bài tập 5

25

So sánh:

a) \({3^2}\) và 3.2;

b) \({2^3}\) và \({3^2}\);

c) \({3^3}\) và \({3^4}\).

Gợi ýarrow-down-icon

- Tính các lũy thừa

- So sánh các cặp số tương ứng.

Đáp ánarrow-down-icon

a) \({3^2}\)=3.3=9

3.2=6 .

Vì 9 >6 nên \({3^2} > 3.2\).

b) \({2^3} = 2.2.2 = 8\)

 \({3^2} = 3.3 = 9\) .

Vì 8 < 9 nên \({2^3} < {3^2}\).

c) \({3^3} = 3.3.3 = 27\)

\({3^4} = 3.3.3.3 = 81\).

Vì 27 < 81 nên \({3^3} < {3^4}\).

Bài tập 6

25

Khối lượng của Mặt Trời khoảng \({1988550.10^{21}}\) tấn, khối lượng của Trái Đất khoảng \({6.10^{21}}\) tấn. Khối lượng của Mặt Trời gấp khoảng bao nhiêu lần khối lượng của Trái Đất?

Gợi ýarrow-down-icon

*) Lấy khối lượng Mặt Trời khoảng \({1988550.10^{21}}\) tấn.

*) Khối lượng của Mặt Trời gấp khoảng số lần khối lượng của Trái Đất:

   +) Tính \(\left( {{{1988550.10}^{21}}} \right):\left( {{{6.10}^{21}}} \right)\) :

         - Chia 1988550 cho 6

         - Kết quả nhận được bằng tích của 2 số tìm được.

Đáp ánarrow-down-icon

Khối lượng của Mặt Trời gấp khoảng số lần khối lượng của Trái Đất là:

\(\left( {{{1988550.10}^{21}}} \right):\left( {{{6.10}^{21}}} \right)\)

\(= \left( {1988550:6} \right) = 331425\)

Vậy khối lượng của Mặt Trời gấp khoảng 331425 lần khối lượng của Trái Đất.

Bài tập 7

25

Cho biết \({11^2} = 121;{111^2} = 12321\). Hãy dự đoán \({1111^2}\) bằng bao nhiêu. Kiểm tra lại dự đoán đó.

Gợi ýarrow-down-icon

- Nhận xét quy luật của \({11^2};{111^2}\) để dự đoán số \({1111^2}\).

- Sử dụng máy tính bỏ túi để tính \({1111^2}\) và kiểm tra xem mình đã dự đoán đúng chưa.

Đáp ánarrow-down-icon

Dự đoán: \({1111^2}\) bằng số có chữ số đầu tiên là 1 rồi tăng dần đến 4, sau đó giảm dần về 1, tức là số 1234321.

\({1111^2} = 1111.1111 = 1234321\).