14.1 整式的乘法
1.同底数幂的乘法
(1)法则:同底数幂相乘,底数不变,指数相加.
(2)符号表示:am·an=am+n(m,n都是正整数).
(3)拓展:①当三个或三个以上同底数幂相乘时,也具有同样的性质,即am·an·…·ar=am+n+…+r(m,n,…,r都是正整数).
②法则可逆用,即am+n=am·an(m,n都是正整数).
谈重点 同底数幂的特征 “同底数幂”是指底数相同的幂,等号左边符合几个同底数幂相乘,等号右边,即结果为一个幂.注意不要忽视指数为1的因式.
【例1】 计算:
(1)103×106;
(2)(-2)5×(-2)2;
(3)an+2·an+1·a;
(4)(x+y)2(x+y)3.
分析:(1)中的两个幂的底数是10;(2)中的两个底数都是-2;(3)中的三个幂的底数都是a;这三道题可以直接用同底数幂的运算性质计算.(4)要把x+y看作一个整体,再运用同底数幂的乘法法则.
解:(1)103×106=103+6=109;
(2)(-2)5×(-2)2=(-2)5+2=-27;
(3)an+2·an+1·a
=an+2+n+1+1=a2n+4;
(4)(x+y)2(x+y)3
=(x+y)2+3=(x+y)5.
2.幂的乘方
(1)法则:幂的乘方,底数不变,指数相乘.
(2)符号表示:(am)n=amn(m,n都是正整数).
(3)拓展:①法则可推广为[(am)n]p=amnp(m,n,p都是正整数)
②法则可逆用:
amn=(am)n=(an)m(m,n都是正整数)
警误区 幂的乘方的理解 不要把幂的乘方与同底数幂的乘法混淆.幂的乘方运算是转化为指数的乘法运算(底数不变);同底数幂的乘法,是转化为指数的加法运算(底数不变).
【例2】 计算:
(1)(102)3;(2)(am)3;
(3)[(-x)3]2;(4)[(y-x)4]2.
分析:解决本题的关键是要分清底数、指数是什么,然后再运用法则进行计算,如(2)中的底数是a,(3)中的底数是-x,(4)中的底数是y-x.
解:(1)(102)3=102×3=106;
(2)(am)3=a3m;
(3)[(-x)3]2=(-x)3×2=x6;
(4)[(y-x)4]2=(y-x)4×2=(y-x)8.
3.积的乘方
(1)法则:积的乘方,等于把积的每一个因式分别乘方,再把所得的幂相乘.
(2)符号表示:(ab)n=anbn(n为正整数).
(3)拓展:①三个或三个以上的数的乘积,也适用这一法则,如:(abc)n=anbncn.a,b,c可以是任意数,也可以是幂的形式.
②法则可逆用:anbn=(ab)n.(n为正整数).
警误区 积的乘方的易错点
运用积的乘方法则易出现的错误有:(1)漏乘因式;(2)当每个因式再乘方时,应该用幂的乘方的运算性质,指数相乘,而结果算式为指数相加;(3)系数计算错误.
【例3】 计算:
(1)(-xy)3;(2)(x2y)2;
(3)(2×102)2;(4)(-ab2)2.
解:(1)(-xy)3=(-1)3x3y3=-x3y3;
(2)(x2y)2=(x2)2·y2=x4y2;
(3)(2×102)2=22×(102)2=4×104;
(4)(-ab2)2=(-)2a2(b2)2=a2b4.
4.单项式乘以单项式
法则:单项式与单项式相乘,把它们的系数、同底数幂分别相乘,对于只在一个单项式里含有的字母,则连同它的指数作为积的一个因式.
谈重点 单项式乘以单项式要注意的三点 运用单项式与单项式相乘时要注意:(1)在计算时,应先确定积的符号;(2)注意按运算顺序进行;(3)不要丢掉只有一个单项式里含有的字母.
【例4】 下列计算正确的是( ).
A.3x3·2x2y=6x5 B.2a2·3a3=6a5
C.(2x)3·(-5x2y)=-10x5y D.(-2xy)·(-3x2y)=6x3y
解析:A结果漏掉了字母“y”,C结果应为-40x5y,D结果应为6x3y2.
答案:B
5.单项式与多项式相乘
法则:单项式与多项式相乘,就是用单项式去乘多项式的每一项,再把所得的积相加.即m(a+b+c)=ma+mb+mc.
单项式与多项式乘法法则的理解 单项式与多项式相乘,其实质就是乘法分配律的应用,将单项式乘多项式转化为单项式乘单项式,再转化为同底数幂相乘.所以熟练掌握同底数幂乘法和单项式乘以单项式,是学好单项式乘以单项式的基础和关键.单项式与多项式相乘,结果是一个多项式,其项数与因式中多项式的项数相同,运算时可以此来检验运算中是否漏乘.
【例5】 计算:
(1)(-3ab)(2a2b-ab+2);
(2)x(x-2)-2x(x+1)-3x(x-5).
解:(1)(-3ab)(2a2b-ab+2)
=(-3ab)(2a2b)+(-3ab)(-ab)+(-3ab)×2
=-6a3b2+3a2b2-6ab;
(2)x(x-2)-2x(x+1)-3x(x-5)=x·x+x·(-2)+(-2x)x+(-2x)·1+(-3x)·x+(-3x)·(-5)=-4x2+11x.
6.多项式与多项式相乘
法则:多项式与多项式相乘,先用一个多项式的每一项乘另一个多项式的每一项,再把所得的积相加.即(a+b)(m+n)=am+an+bm+bn.
警误区 多项式乘以多项式的注意点
多项式乘以多项式时,应注意以下几点:(1)相乘时,按一定的顺序进行,必须做到不重不漏;(2)多项式与多项式相乘,仍得多项式,在合并同类项之前,积的项数应等于原多项式的项数之积;(3)相乘后,若有同类项应该合并.
【例6】 计算:
(1)(5a-2b)(2a+b);
(2)(a2-a+1)(a+1).
解:(1)(5a-2b)(2a+b)
=5a·2a+5a·b-2b·2a-2b·b
=10a2+5ab-4ab-2b2
=10a2+ab-2b2;
(2)(a2-a+1)(a+1)
=a2·a+a2·1-a·a-a·1+1·a+1
=a3+a2-a2-a+a+1
=a3+1.
7.同底数幂的除法
(1)法则
同底数幂相除,底数不变,指数相减.
(2)符号表示
am÷an=am-n(a≠0,m,n都是正整数,并且m>n).
(3)注意
①应用法则时,必须明确底数是什么,指数是什么,然后按同底数幂相除的法则计算;②运算时要注意运算顺序,同时还要注意指数为“1”的情况,如:m5÷m=m5-1,而不是m5÷m=m5-0.
(4)0次幂
任何不等于0的数的0次幂都等于1,即a0=1(a≠0).
谈重点 同底数幂的除法法则的理解 运用同底数幂相除应注意:(1)适用范围:两个幂的底数相同,且是相除的关系,被除式的指数大于或等于除式的指数,且底数不能为0;(2)底数可以是数,也可以是单项式或多项式;(3)该法则对于三个或三个以上的同底数幂相除仍然成立.
【例7】 计算:(1)a4÷a2;(2)(-x)5÷x3;
(3)xn+3÷xn;(4)(x+1)4÷(x+1).
解:(1)a4÷a2=a4-2=a2;
(2)(-x)5÷x3=-x5÷x3=-x5-3=-x2;
(3)xn+3÷xn=xn+3-n=x3;
(4)(x+1)4÷(x+1)=(x+1)4-1=(x+1)3.
8.单项式除以单项式
(1)法则
单项式相除,把系数与同底数幂分别相除作为商的因式,对于只在被除式里含有的字母,则连同它的指数作为商的一个因式.
(2)步骤
①系数相除;②同底数幂相除;③对于只在被除式里含有的字母的处理(连同指数作为商的一个因式).
单项式除以单项式的结果仍为单项式.
【例8】 计算:(1)(-0.5a2bc2)÷(-ac2);
(2)(6×108)÷(3×105);
(3)(6x2y3)2÷(-3xy2)2.
解:(1)(-0.5a2bc2)÷(-ac2)
=[(-)×(-)]a2-1bc2-2=ab;
(2)(6×108)÷(3×105)
=(6÷3)×108-5=2×103;
(3)(6x2y3)2÷(-3xy2)2
=36x4y6÷9x2y4=(36÷9)x4-2y6-4=4x2y2.
9.多项式除以单项式
(1)法则
多项式除以单项式,先把这个多项式的每一项除以这个单项式,再把所得的商相加.
(2)注意
①多项式除以单项式转化为单项式除以单项式来解决;②运算时不能漏项;③
运算时注意符号的变化.
警误区 多项式除以单项式的注意点 (1)要注意商的符号,应弄清多项式中每一项的符号,相除时要带着符号与单项式相除;(2)多项式除以单项式的结果是一个多项式,多项式除以单项式是单项式乘以多项式的逆运算,可以用其进行检验.
【例9】 计算:(1)(6c2d-c3d3)÷(-2c2d);
(2)(24m3n-16m2n2+mn3)÷(-8m).
解:(1)(6c2d-c3d3)÷(-2c2d)
=(6c2d)÷(-2c2d)-(c3d3)÷(-2c2d)
=-3+cd2;
(2)(24m3n-16m2n2+mn3)÷(-8m)
=(24m3n)÷(-8m)-(16m2n2)÷(-8m)+(mn3)÷(-8m)
=-3m2n+2mn2-n3.
10.整式乘法中的化简求值
整式乘法运算中的化简求值题的主要步骤有:(1)按照题目规定的运算顺序,对原式进行化简;(2)将对应的字母数值代入化简后的结果进行计算;(3)注意代入时,不要代错,在求值时,式子的运算符号和顺序都不变.
11.幂的运算法则的逆向运用
幂的运算法则是以等式形式出现的,受思维定势的影响,习惯于从左边到右边运用它,而忽视从右边到左边的应用,即逆向运用运算法则.其实,有些问题如果逆向运用幂的运算性质,解题会更加简捷.(1)am+n=am·an(m,n都是正整数).(2)amn=(am)n(m,n都是正整数).(3)anbn=(ab)n(n为正整数).
12.整式的混合运算
在学习了整式的加减、乘除,乘法公式以后,就可以进行整式的混合运算了.整式的混合运算用到的知识点比较多,除了整式加减、乘除,乘法公式,还要用到去括号、乘法分配律等.
谈重点 整式的混合运算的认识
进行整式的混合运算首先要注意弄清运算顺序,先算什么再算什么,然后注意每一步运算所用到的法则、公式等要准确无误.
【例10】 当y=-时,求代数式y(y2-6y+9)-y(y2-8y-15)+2y(3-y)的值.
解:y(y2-6y+9)-y(y2-8y-15)+2y(3-y)
=y3-6y2+9y-y3+8y2+15y+6y-2y2
=30y,
当y=-时,
原式=30y=30×(-)=-5.
【例11-1】 计算:(-)2 014·(3)2 014.
解:(-)2 014·(3)2 014
=(-×)2 014
=(-1)2 014=1.
【例11-2】 已知:3m=6,9n=2,求32m+4n的值.
解:32m+4n=32m·34n=(3m)2·(32n)2
=(3m)2·(9n)2
=62×22
=36×4=144.
【例12】 先化简,再求值:
[(x+y)(x-y)-(x-y)2+2y(x-y)]÷(-2y),其中,x=-,y=2.
解:原式=[x2-y2-(x2-2xy+y2)+2xy-2y2]÷(-2y)=(x2-y2-x2+2xy-y2+2xy-2y2)÷(-2y)
=(-4y2+4xy)÷(-2y)=2y-2x,
当x=-,y=2时,
原式=2y-2x=2×2-2×(-)=4-(-1)=5.
13.整式乘法中的开放型问题
结论开放与探索:给出问题的条件,根据条件探索相应的结论,并且符合条件的结论往往呈现多样性,或者相应的结论的“存在性”需要进行推断,甚至探求条件在变化中的结论,这些问题都是结论开放性问题.它要求充分利用条件进行大胆而合理的猜想,发现规律,得出结论,这类题主要考查我们的发散性思维和所学基本知识的应用能力.
14.与整式除法有关的求值问题
这类与整式的除法有关的求值问题,采用传统的方法很难求解,此时需根据题目的特点灵活变形采用整体代入法求解.首先应认真观察题目的特点,或者先将求值的式子化简再求值,或者同时将已知式和求值式化简.
【例13】 若a,b,k均为整数且满足等式(x+a)(x+b)=x2+kx+36,写出两个符合条件的k的值.
解:因为(x+a)(x+b)=x2+kx+36,所以x2+(a+b)x+ab=x2+kx+36,根据等式的对应项的系数相等可得
又因为a,b,k均为整数,36=1×36=2×18=3×12=4×9=6×6=(-1)×(-36)=(-2)×(-18)=(-3)×(-12)=(-4)×(-9)=(-6)×(-6),
所以a,b对应的值共有10对,从而求出a+b的值,即k的值有10个,分别为±37,±20,±15,±13,±12.只要写出其中的两个即可.
【例14】 已知x2-5x+1=0,求x2+的值.
解:将x=0代入x2-5x+1得该式子的值不等于0,故x2-5x+1=0中的x≠0,则x2-5x+1=0两边都除以x得,x+-5=0,
即x+=5,又x2+=(x+)2-2,将x+=5代入可得x2+=52-2=23.