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专题 04 幂的运算重难点精练(九大考点)
实战训练
一.同底数幂的乘法
1.已知2m•2m•8=211,则m= 4 .
试题分析:将已知中的2m•2m•8化为同底数的幂,然后利用同底数幂的乘法法则进行计算,再根
据指数相同列式求解即可.
答案详解:解:2m•2m•8=2m•2m•23=2m+m+3,
∵2m•2m•8=211,
∴m+m+3=11,
解得m=4.
所以答案是4.
2.已知2x+3y﹣2=0,求9x•27y的值.试题分析:直接利用幂的乘方运算法则将原式变形进而化简得出答案.
答案详解:解:∵2x+3y﹣2=0,
∴2x+3y=2,
∴9x•27y=32x•33y=32x+3y=32=9.
3.已知3x+2=m,用含m的代数式表示3x( )
m m
A.3x=m﹣9 B.3x= C.3x=m﹣6 D.3x=
9 6
试题分析:根据同底数幂的乘法法则解答即可.
答案详解:解:∵3x+2=3x×32=m,
m
∴3x=
.
9
所以选:B.
二.同底数幂的除法
2
4.已知:3m=2,9n=3,则3m﹣2n= .
3
试题分析:先利用幂的乘方变为同底数幂,再逆用同底数幂的除法求解.
答案详解:解:∵9n=32n=3,
2
∴3m﹣2n=3m÷32n= ,
3
2
所以答案是: .
3
154 54
5.已知m= ,n= ,那么2016m﹣n= 1 .
344 340
试题分析:根据积的乘方的性质将m的分子转化为以3和5为底数的幂的积,然后化简从而得
到m=n,再根据任何非零数的零次幂等于1解答.
154 34 ⋅54 54
答案详解:解:∵m= = = ,
344 344 340
∴m=n,
∴2016m﹣n=20160=1.
所以答案是:1.
6.已知ka=4,kb=6,kc=9,2b+c•3b+c=6a﹣2,则9a÷27b= 9 .试题分析:先将9a÷27b变形,再由ka=4,kb=6,kc=9,2b+c•3b+c=6a﹣2分别得出a,b,c的关
系式,然后联立得方程组,整体求得(2a﹣3b)的值,最后代入将9a÷27b变形所得的式子即可
得出答案.
答案详解:解:9a÷27b
=(32)a÷(33)b
=(3)2a﹣3b,
∵ka=4,kb=6,kc=9,
∴ka•kc=kb•kb,
∴ka+c=k2b,
∴a+c=2b①;
∵2b+c•3b+c=6a﹣2,
∴(2×3)b+c=6a﹣2,
∴b+c=a﹣2②;
{ a+c=2b
联立①②得: ,
b+c=a−2
{ c=2b−a
∴ ,
c=a−2−b
∴2b﹣a=a﹣2﹣b,
∴2a﹣3b=2,
∴9a÷27b
=(3)2a﹣3b
=32
=9.
所以答案是:9.
三.幂的乘方与积的乘方(注意整体思想的运用)
7.已知2m=a,32n=b,m,n为正整数,则25m+10n= a 5 b 2 .
试题分析:根据积的乘方与幂的乘方及同底数幂的乘法的运算法则解答.
答案详解:解:∵2m=a,32n=b,
∴25m+10n=(2m)5•(25)2n=(2m)5•322n=(2m)5•(32n)2=a5b2,
所以答案是:a5b2.
8.计算:(﹣0.2)100×5101= 5 .试题分析:根据幂的乘方与积的乘方运算法则,将所求的式子变形为(﹣0.2×5)100×5,再求解
即可.
答案详解:解:(﹣0.2)100×5101
=(﹣0.2)100×5100×5
=(﹣0.2×5)100×5
=5,
所以答案是:5.
9.若x+3y﹣3=0,则2x•8y= 8 .
试题分析:根据已知条件求得x=3﹣3y,然后根据同底数幂的乘法法则进行解答.
答案详解:解:∵x+3y﹣3=0,
∴x=3﹣3y,
∴2x•8y=23﹣3y•23y=23=8.
所以答案是:8.
四.幂的运算中的规律
10.阅读材料:求1+2+22+23+24+…+22017+22018的值.
解:设 S=1+2+22+23+24+…+22017+22018①,将等式两边同时乘 2,得 2S=2+22+23+24+25+…
+22018+22019②,
②﹣①,得2S﹣S=22019﹣1,即S=22019﹣1,
所以1+2+22+23+24+…+22017+22018=22019﹣1.
请你仿照此法计算:
(1)1+2+22+23+24+…+29+210;
(2)1+3+32+33+34+…+3n﹣1+3n(其中n为正整数).
试题分析:(1)直接利用例题将原式变形进而得出答案;
(2)直接利用例题将原式变形进而得出答案.
答案详解:解:(1)设S=1+2+22+23+24+…+210,①
将等式两边同时乘2得:
2S=2+22+23+24+…+210+211,②
②﹣①得2S﹣S=211﹣1,
即S=211﹣1,
∴1+2+22+23+24+…+210=211﹣1.(2)设S=1+3+32+33+34+…+3n,①
将等式两边同时乘3得:
3S=3+32+33+34+…+3n+3n+1,②
②﹣①得3S﹣S=3n+1﹣1,
1
即S= (3n+1﹣1),
2
1
∴1+3+32+33+34+…+3n= (3n+1﹣1).
2
11.(1)通过计算比较下列各式中两数的大小:(填“>”、“<”或“=”)
①12 < 21,②23 < 32,③34 > 43,
④45 > 54,⑤56 > 65,…
(2)由(1)可以猜测nn+1与(n+1)n(n为正整数)的大小关系:当 n ≤ 2 时,nn+1<
(n+1)n;当n ≥ 3 时,nn+1>(n+1)n;
(3)根据上面的猜想,可以知道:20082009 > 20092008.
试题分析:先要正确计算(1)中的各个数,根据计算的结果确定所填的符号,观察所填符号,
总结规律.
答案详解:解:(1)①∵12=1,21=2,
∴12<21,
②∵23=8,32=9,
∴23<32,
③∵34=81,43=64,
∴34>43,
④∵45=1024,54=625,
∴45>54,
⑤∵56=15625,65=7776,
∴56>65,…
(2)由(1)可以猜测nn+1与(n+1)n(n为正整数)的大小关系:
当n≤2时,nn+1<(n+1)n;
当n≥3时,nn+1>(n+1)n;(3)∵n=2008>3,
∴20082009>20092008.
12.求1+2﹣1+2﹣2+2﹣3+2﹣4+…+2﹣200的值.
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
试题分析:依据 =1− , + =1− , + + =1− ,…可得规律 + + +⋯+ =1
2 2 2 4 4 2 4 8 8 2 4 8 2200
1
− ,进而得到1+2﹣1+2﹣2+2﹣3+2﹣4+…+2﹣200的值.
2200
1 1
答案详解:解:∵ =1− ,
2 2
1 1 1
+ =1− ,
2 4 4
1 1 1 1
+ + =1− ,
2 4 8 8
…
1 1 1 1 1
+ + +⋯+ =1− ,
2 4 8 2200 2200
∴1+2﹣1+2﹣2+2﹣3+2﹣4+…+2﹣200
1 1 1 1
=1+ + + +⋯+
2 4 8 2200
1
=1+1− ,
2200
1
=2− .
2200
13.探究:22﹣21=2×21﹣1×21=2( 1 )
23﹣22= 2× 2 2 ﹣ 1× 2 2 =2( 2 ),
24﹣23= 2× 2 3 ﹣ 1× 2 3 =2( 3 ),
……
(1)请仔细观察,写出第4个等式;
(2)请你找规律,写出第n个等式;
(3)计算:21+22+23+…+22019﹣22020.
试题分析:(1)根据给出的内容,直接可以仿写25﹣24=2×24﹣1×24=24,
(2)2n+1﹣2n=2×2n﹣1×2n=2n,(3)将原式进行变形,即提出负号后,就转化为原题中的类型,利用(1)(2)的结论,直接
得出结果.
答案详解:解:探究:22﹣21=2×21﹣1×21=21,
23﹣22=2×22﹣1×22=22,
24﹣23=2×23﹣1×23=23,
(1)25﹣24=2×24﹣1×24=24;
(2)2n+1﹣2n=2×2n﹣1×2n=2n;
(3)原式=﹣(22020﹣22019﹣22018﹣22017﹣……﹣22﹣2)
=﹣2.
所以答案是:1;2×22﹣1×22;2;2×23﹣1×23;3
五.新定义
14.定义一种新运算(a,b),若ac=b,则(a,b)=c,例(2,8)=3,(3,81)=4.已知
(3,5)+(3,7)=(3,x),则x的值为 3 5 .
试题分析:设3m=5,3n=7,根据新运算定义用m、n表示(3,5)+(3,7),得方程,求出x
的值.
答案详解:解:设3m=5,3n=7,
依题意(3,5)=m,(3,7)=n,
∴(3,5)+(3,7)=m+n.
∴(3,x)=m+n,
∴x=3m+n
=3m×3n
=5×7
=35.
所以答案是:35.
15.规定两数a,b之间的一种运算,记作(a,b);如果ac=b,那么(a,b)=c.例如:因为
23=8,所以(2,8)=3.
(1)根据上述规定,填空:
①(5,125)= 3 ,(﹣2,﹣32)= 5 ;1
②若(x, )=﹣3,则x= 2 .
8
(2)若(4,5)=a,(4,6)=b,(4,30)=c,试探究a,b,c之间存在的数量关系;
(3)若(m,8)+(m,3)=(m,t),求t的值.
试题分析:(1)①根据新定义的运算进行求解即可;
②根据新定义的运算进行求解即可;
(2)根据新定义的运算进行求解即可;
(3)根据新定义的运算进行求解即可.
答案详解:解:①∵53=125,
∴(5,125)=3,
∵(﹣2)5=﹣32,
∴(﹣2,﹣32)=5,
所以答案是:3;5;
1
②由题意得:x﹣3= ,
8
则x﹣3=2﹣3,
∴x=2,
所以答案是:2;
(2)∵(4,5)=a,(4,6)=b,(4,30)=c,
∴4a=5,4b=6,4c=30,
∵5×6=30,
∴4a•4b=4c,
∴a+b=c.
(3)设(m,8)=p,(m,3)=q,(m,t)=r,
∴mp=8,mq=3,mr=t,
∵(m,8)+(m,3)=(m,t),
∴p+q=r,
∴mp+q=mr,
∴mp•mr=mt,
即8×3=t,
∴t=24.16.规定两数a,b之间的一种运算,记作(a,b):如果ac=b,那么(a,b)=c.
例如:因为23=8,所以(2,8)=3.
(1)根据上述规定,填空:
1
(3,27)= 3 ,(5,1)= 0 ,(2, )= ﹣ 2 .
4
(2)小明在研究这种运算时发现一个现象:(3n,4n)=(3,4),小明给出了如下的证明:
设(3n,4n)=x,则(3n)x=4n,即(3x)n=4n
所以3x=4,即(3,4)=x,
所以(3n,4n)=(3,4).
请你尝试运用这种方法证明下面这个等式:(3,4)+(3,5)=(3,20)
试题分析:(1)分别计算左边与右边式子,即可做出判断;
(2)设(3,4)=x,(3,5)=y,根据同底数幂的乘法法则即可求解.
答案详解:解:(1)∵33=27,
∴(3,27)=3;
∵50=1,
∴(5,1)=0;
1
∵2﹣2= ,
4
1
∴(2, )=﹣2;
4
(2)设(3,4)=x,(3,5)=y,
则3x=4,3y=5,
∴3x+y=3x•3y=20,
∴(3,20)=x+y,
∴(3,4)+(3,5)=(3,20).
所以答案是:3,0,﹣2.
六.阅读类---紧扣例题,化归思想
17.阅读下列材料:
一般地,n个相同的因数a相乘
a⋅a⋯a
记为an.如2×2×2=23=8,此时,3叫做以2为底8的
¿
对数,记为log 8(即log 8=3).一般地,若an=b(a>0且a≠1,b>0),则n叫做以a为底
2 2b的对数,记为log b(即log b=n).如34=81,则4叫做以3为底81的对数,记为log 81(即
a a 3
log 81=4).
3
(1)计算以下各对数的值:
log 4= 2 ,log 16= 4 ,log 64= 6 .
2 2 2
(2)观察(1)中三数4、16、64之间满足怎样的关系式,log 4、log 16、log 64之间又满足怎
2 2 2
样的关系式;
(3)由(2)的结果,你能归纳出一个一般性的结论吗?
log M+log N= lo g ( MN ) ;(a>0且a≠1,M>0,N>0)
a a a
(4)根据幂的运算法则:an•am=an+m以及对数的含义证明上述结论.
试题分析:首先认真阅读题目,准确理解对数的定义,把握好对数与指数的关系.
(1)根据对数的定义求解;
(2)认真观察,不难找到规律:4×16=64,log 4+log 16=log 64;
2 2 2
(3)由特殊到一般,得出结论:log M+log N=log (MN);
a a a
(4)首先可设log M=b ,log N=b ,再根据幂的运算法则:an•am=an+m以及对数的含义证明
a 1 a 2
结论.
答案详解:解:(1)log 4=2,log 16=4,log 64=6;
2 2 2
(2)4×16=64,log 4+log 16=log 64;
2 2 2
(3)log M+log N=log (MN);
a a a
(4)证明:设log M=b ,log N=b ,
a 1 a 2
则ab 1=M,ab 2=N,
∴MN=ab 1⋅ab 2=ab 1 +b 2,
∴b +b =log (MN)即log M+log N=log (MN).
1 2 a a a a
18.阅读下列材料:
若a3=2,b5=3,则a,b的大小关系是a > b(填“<”或“>”).
解:因为a15=(a3)5=25=32,b15=(b5)3=33=27,32>27,所以a15>b15,
所以a>b.
解答下列问题:
(1)上述求解过程中,逆用了哪一条幂的运算性质 CA.同底数幂的乘法
B.同底数幂的除法
C.幂的乘方
D.积的乘方
(2)已知x7=2,y9=3,试比较x与y的大小.
试题分析:(1)根据幂的乘方进行解答即可;
(2)根据题目所给的求解方法,进行比较.
答案详解:解:∵a15=(a3)5=25=32,b15=(b5)3=33=27,32>27,所以a15>b15,
所以a>b,所以答案是:>;
(1)上述求解过程中,逆用了幂的乘方,所以选C;
(2)∵x63=(x7)9=29=512,y63=(y9)7=37=2187,2187>512,
∴x63<y63,
∴x<y.
19.阅读下面一段话,解决后面的问题.
观察下面一列数:1,2,4,8,…,我们发现,这一列数从第二项起,每一项与它前一项的比
都等于2.
一般地,如果一列数从第二项起,每一项与它前一项的比都等于同一个常数,这一列数就叫做
等比数列,这个常数叫做等比数列的比.
(1)等比数列5,﹣15,45,…的第四项是 ﹣ 13 5 .
(2)如果一列数a ,a ,a ,a ,…是等比数列,且公比为 q,那么根据上述的规定,有
1 2 3 4
a a a ,…所以 a =a q,a =a q=(a q)q=a q2,a =a q=(a q2)q=
2=q, 3=q, 4= 2 1 3 2 1 1 4 3 1
a a a
1 2 3
a q3,…,a = a q n ﹣ 1 (用含a 与q的代数式表示).
1 n 1 1
(3)一个等比数列的第二项是10,第三项是20,则它的第一项是 5 ,第四项是 4 0 .
试题分析:(1)由于﹣15÷5=﹣3,45÷(﹣15)=﹣3,所以可以根据规律得到第四项.
(2)通过观察发现,第n项是首项a 乘以公比q的(n﹣1)次方,这样就可以推出公式了;
1
(3)由于第二项是10,第三项是20,由此可以得到公比,然后就可以得到第一项和第四项.
答案详解:解:(1)∵﹣15÷5=﹣3,45÷(﹣15)=﹣3,
∴第四项为45×(﹣3)=﹣135.
故填空答案:﹣135;(2)通过观察发现,第n项是首项a 乘以公比q的(n﹣1)次方,即:a =a qn﹣1.
1 n 1
故填空答案:a qn﹣1;
1
(3)∵公比等于20÷10=2,
∴第一项等于:10÷2=5,
第四项等于20×2=40.a =a qn﹣1.
n 1
故填空答案:它的第一项是5,第四项是40.
七.整式除法(难点)
20.我阅读:类比于两数相除可以用竖式运算,多项式除以多项式也可以用竖式运算,其步骤是:
(i)把被除式和除式按同一字母的降幂排列(若有缺项用零补齐).
(ii)用竖式进行运算.
(ii)当余式的次数低于除式的次数时,运算终止,得到商式和余式.
我会做:请把下面解答部分中的填空内容补充完整.
求(5x4+3x3+2x﹣4)÷(x2+1)的商式和余式.
解:
答:商式是5x2+3x﹣5,余式是 ﹣ x + 1 ;
我挑战:已知x4+x3+ax2+x+b能被x2+x+1整除,请直接写出a、b的值.
试题分析:我会做:根据“我阅读”的步骤,计算填空即可;
我挑战:用竖式计算,令余式为0即可算出a,b的值.
答案详解:解:我阅读:(iii)
余式是﹣x+1,
所以答案是:0x2,﹣5x2,﹣5x2,﹣5x2+0x﹣5,﹣x+1;
我挑战:
∴x4+x3+ax2+x+b=(x2+x+1)(x2+a﹣1)+(2﹣a)x+b﹣a+1,
∵x4+x3+ax2+x+b能被x2+x+1整除,
∴(2﹣a)x+b﹣a+1=0,
∴2﹣a=0且b﹣a+1=0,
解得a=2,b=1.
21.计算:3a3b2÷a2+b•(a2b﹣3ab).
试题分析:根据单项式的除法以及单项式乘以多项式进行计算即可.
答案详解:解:原式=3ab2+a2b2﹣3ab2
=a2b2.
22.计算:(2a3•3a﹣2a)÷(﹣2a)
试题分析:依据单项式乘单项式法则进行计算,然后再依据多项式除以单项式法则计算即可.
答案详解:解:原式=(6a4﹣2a)÷(﹣2a)
=6a4)÷(﹣2a)﹣2a÷(﹣2a)
=﹣3a3+1.八.巧妙比大小---化相同
23.阅读下列解题过程,试比较2100与375的大小.
解:∵2100=(24)25=1625,375=(33)25=2725,而16<27,
∴2100<375
请根据上述解答过程解答:比较255、344、433的大小.
试题分析:根据幂的乘方的逆运算,把各数化为指数相同、底数不同的形式,再根据底数的大
小比较即可.
答案详解:解:∵255=3211,344=8111,433=6411,
且32<64<81,
∴255<433<344.
24.比较20162017与20172016的大小,我们可以采用从“特殊到一般”的思想方法:
(1)通过计算比较下列各式中两数的大小:(填“>”、“<”或“=”)
①12 < 21,②23 < 32,③34 > 43,④45 > 54,⑤56 > 65,…
(2)由(1)可以猜测nn+1与(n+1)n (n为正整数)的大小关系:
当n ≤ 2 时,nn+1<(n+1)n;当n > 2 时,nn+1>(n+1)n;
(3)根据上面的猜想则有:20162017 > 20172016(填“>”、“<”或“=”).
试题分析:(1)通过计算可比较大小;
(2)观察(1)中的符号,归纳nn+1与(n+1)n (n为正整数)的大小关系;
(3)由(2)中的规律可直接得到答案;
答案详解:解:(1)①∵12=1,21=2,
∴12<21,
②∵23=8,32=9,
∴23<32,
③∵34=81,43=64,
∴34>43,
④∵45=1024,54=625,
∴45>54,
⑤∵56=15625,65=7776,
∴56>65,(2)通过观察可以看出;n≤2时,nn+1<(n+1)n;
n>2时,nn+1>(n+1)n;
(3)由(2)得到的结论;2016>2,
∴20162017>20172016.
所以答案是:(1)<,<,>,>;≤2,>2;>.
25.(1)用“>”、“<”、“=”填空:35 < 36,53 < 63
(2)比较下列各组中三个数的大小并用“<”连接:①410,86,164②255,344,433.
试题分析:(1)根据底数为大于1的正数时,底数相同指数越大幂越大和指数相同时,底数越
小幂越小填空即可;
(2)①先把这3个数化为底数都为2的幂比较大小;②根据(am)n=amn(m,n是正整数)
的逆运算把三个数化为指数相同的数,再比较底数的大小即可.
答案详解:解:(1)∵3>1,
∴35<36,
所以答案是:<;
∵1<5<6,
∴53<63,
所以答案是:<;
(2)①∵410=(42)5=220,164=(42)4=216,86=218,
∵220>218>216,
∴164<86<410;
②∵255=(25)11,344=(34)11,433=(43)11,
又∵25=32<43=64<34=81,
∴255<433<344.
九.幂的运算的综合提升
1 1
26.已知5a=2b=10,求 + 的值.
a b
试题分析:想办法证明ab=a+b即可.
答案详解:解:∵5a=2b=10,
∴(5a)b=10b,(2b)a=10a,∴5ab=10b,2ab=10a,
∴5ab•2ab=10b•10a,
∴10ab=10a+b,
∴ab=a+b,
1 1 a+b
∴ + = =1,
a b ab
1
27.已知6x=192,32y=192,则(﹣2017)(x﹣1)(y﹣1)﹣2= − .
2017
试题分析:由6x=192,32y=192,推出6x=192=32×6,32y=192=32×6,推出6x﹣1=32,32y﹣
1=6,可得(6x﹣1)y﹣1=6,推出(x﹣1)(y﹣1)=1,由此即可解决问.
答案详解:解:∵6x=192,32y=192,
∴6x=192=32×6,32y=192=32×6,
∴6x﹣1=32,32y﹣1=6,
∴(6x﹣1)y﹣1=6,
∴(x﹣1)(y﹣1)=1,
1
∴(﹣2017)(x﹣1)(y﹣1)﹣2=(﹣2017)﹣1=−
2017
b
28.已知三个互不相等的有理数,既可以表示为 1,a,a+b的形式,又可以表示0, ,b的形式,
a
试求a2n﹣1•a2n(n≥1的整数)的值.
b b
试题分析:由于 有意义,则a≠0,则应有a+b=0,则 =−1,故只能b=1,a=﹣1了,再代
a a
入代数式求解.
答案详解:解:由题可得:a≠0,a+b=0,
b
∴ =−1,b=1,
a
∴a=﹣1,
又∵2n﹣1为奇数,﹣1的奇数次方得﹣1;2n为偶数,﹣1的偶数次方得1,
∴a2n﹣1•a2n=(﹣1)2n﹣1×(﹣1)2n=﹣1×1=﹣1.
29.化简与求值:
(1)已知3×9m×27m=321,求(﹣m2)3÷(m3•m2)m的值.
(2)已知10a=5,10b=6,求①102a+103b的值;②102a+3b的值.试题分析:(1)先根据幂的乘方的运算法则求出m的值,然后化简(﹣m2)3÷(m3•m2)m并代
入求值;
(2)根据幂的乘方以及同底数幂的乘法法则求解.
答案详解:解:(1)3×9m×27m=3×32m×33m=35m+1=321,
∴5m+1=21,
解得:m=4,
则(﹣m2)3÷(m3•m2)m=﹣m6﹣5m,
将m=4代入得:
原式=﹣46﹣20=﹣4﹣14;
(2)①102a+103b=(10a)2+(10b)3=52+63=241;
②102a+3b=(10a)2•(10b)3=25×216=5400.