234 지수법칙 (1) 🪄: 지수가 양의 정수일 때 계산 마법!
⭐ 핵심만정리
거듭제곱 계산, 더 이상 어렵지 않아요! 지수가 양의 정수일 때 사용하는 기본적인 지수법칙들을 만나보세요! (단, a, b는 실수, m, n은 양의 정수예요!)
- 곱셈: 밑이 같은 거듭제곱끼리 곱하면 지수끼리 더해요!
am × an = am+n - 나눗셈: 밑이 같은 거듭제곱끼리 나누면 지수끼리 빼요! (세 가지 경우로 나뉘어요)
- m > n 일 때: am ÷ an = am-n
- m = n 일 때: am ÷ an = 1 (단, a ≠ 0)
- m < n 일 때: am ÷ an = 1an-m (단, a ≠ 0)
- 거듭제곱의 거듭제곱: 거듭제곱 전체를 다시 거듭제곱하면 지수끼리 곱해요!
(am)n = amn - 곱의 거듭제곱: 곱한 것 전체를 거듭제곱하면 각각 거듭제곱해서 곱해요!
(ab)n = anbn - 몫(분수)의 거듭제곱: 나눈 것(분수) 전체를 거듭제곱하면 분자, 분모 각각 거듭제곱해요!
(ab)n = anbn (단, b ≠ 0)
이 다섯 가지 마법만 알면 거듭제곱 계산이 훨씬 쉬워진답니다! ✨
📚 개념정리
안녕, 수학 마법사 친구들! 🧙♀️ 오늘은 거듭제곱 계산을 아주 쉽고 빠르게 할 수 있게 도와주는 ‘지수법칙’이라는 마법 주문들을 배울 거예요. 이 지수법칙들은 지수가 양의 정수일 때 사용하는 기본적인 규칙들이랍니다. 앞으로 더 복잡한 지수 계산도 이 법칙들을 바탕으로 하니, 꼼꼼하게 익혀두도록 해요! 😊
여기서 a, b는 실수이고, m, n은 양의 정수라고 약속할게요!
1. 밑이 같은 거듭제곱의 곱셈: am × an = am+n
밑이 똑같은 거듭제곱끼리 곱할 때는, 밑은 그대로 두고 지수끼리 더해주면 돼요!
예를 들어, a2 × a3 = (a×a) × (a×a×a) = a5 인데, 이것은 a2+3 = a5와 같죠?
예) x3 × x4 = x3+4 = x7
예) 22 × 24 = 22+4 = 26 = 64
2. 밑이 같은 거듭제곱의 나눗셈: am ÷ an
밑이 똑같은 거듭제곱끼리 나눌 때는, 지수의 크기에 따라 세 가지 경우로 나누어서 생각해야 해요. (단, a ≠ 0 이어야겠죠? 0으로 나눌 순 없으니까요!)
- 앞의 지수(m)가 뒤의 지수(n)보다 클 때 (m > n):
am ÷ an = am-n (그냥 지수끼리 빼주면 돼요!)
예) a5 ÷ a2 = a5-2 = a3 - 앞의 지수(m)와 뒤의 지수(n)가 같을 때 (m = n):
am ÷ am = 1 (똑같은 수로 나누니 당연히 1이겠죠?)
예) a3 ÷ a3 = 1 - 앞의 지수(m)가 뒤의 지수(n)보다 작을 때 (m < n):
am ÷ an = 1an-m (분수 형태로 나타나고, 분모에서 큰 지수에서 작은 지수를 빼줘요!)
예) a2 ÷ a5 = 1a5-2 = 1a3
나중에 지수의 범위가 정수, 유리수, 실수로 확장되면 이 나눗셈 법칙은 am-n 하나로 통일될 거예요! 기대해도 좋아요. 😉
3. 거듭제곱의 거듭제곱: (am)n = amn
어떤 수의 거듭제곱 전체를 다시 거듭제곱할 때는, 밑은 그대로 두고 지수끼리 곱해주면 돼요!
예를 들어, (a2)3 = a2 × a2 × a2 = a2+2+2 = a6 인데, 이것은 a2×3 = a6과 같죠?
예) (x4)5 = x4×5 = x20
예) (32)3 = 32×3 = 36 = 729
4. 곱의 거듭제곱: (ab)n = anbn
두 개 이상의 수나 문자가 곱해져 있는 것 전체를 거듭제곱할 때는, 각각의 수나 문자를 거듭제곱한 다음 곱해주면 돼요. 마치 지수를 분배하는 것처럼요!
예) (xy)3 = x3y3
예) (2x2y)3 = 23(x2)3y3 = 8x6y3
5. 몫(분수)의 거듭제곱: (ab)n = anbn (단, b ≠ 0)
분수 전체를 거듭제곱할 때는 분자와 분모를 각각 거듭제곱해주면 돼요. 이것도 지수를 분자, 분모에 분배하는 느낌이죠?
예) (xy)4 = x4y4
예) (2ab3)2 = (2a)2(b3)2 = 4a2b6
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✅ 개념확인
✏️ 문제: 0이 아닌 두 실수 x, y에 대하여 다음 식을 간단히 하시오.
(1) x3 × x6 × y2 × y4
(2) (3xy3)2 ÷ (-xy)3
(3) (x3y2)4 × (y3x2)2
(숫자 및 지수 변경: (1) x⁴×x⁵y²×y³ (2) (2xy²)³ ÷ (-2xy)² (3) (x²/y)⁴ × (y/x)² )💡 풀이:
배운 지수법칙을 차근차근 적용해 봅시다!
(1) x3 × x6 × y2 × y4
밑이 같은 것끼리 지수를 더해요.
= x3+6 × y2+4 = x9y6
(2) (3xy3)2 ÷ (-xy)3
먼저 각 괄호 안의 거듭제곱을 계산해요.
(3xy3)2 = 32x2(y3)2 = 9x2y6
(-xy)3 = (-1)3x3y3 = -x3y3
이제 나눗셈을 계산해요. (숫자끼리, 문자끼리)
= 9x2y6 ÷ (-x3y3) = 9x2y6-x3y3
x는 분모에 하나 남고 (x2-3 = x-1), y는 분자에 셋 남네요 (y6-3 = y3).
= –9y3x (또는 -9x-1y3)
(3) (x3y2)4 × (y3x2)2
먼저 각 괄호 안의 거듭제곱을 계산해요.
(x3y2)4 = (x3)4(y2)4 = x12y8
(y3x2)2 = (y3)2(x2)2 = y6x4
이제 곱셈을 계산해요.
= x12y8 × y6x4 = x12y6y8x4
밑이 같은 것끼리 지수를 빼서 약분해요.
= x12-4y8-6 = x8y2
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💡 참고
지수법칙을 사용할 때 자주 하는 실수들을 조심해야 해요! 🙅♂️
- am + an은 am+n이 아니에요! (덧셈은 지수법칙이 바로 적용되지 않아요. 예: 22 + 23 = 4 + 8 = 12 이지만, 22+3 = 25 = 32)
- am × an은 amn이 아니라 am+n이에요! (지수끼리 곱하는 게 아니라 더하는 거예요!)
- (am)n은 amn (지수의 지수) 과는 다른 개념이에요. (am)n = amn 이랍니다.
- am ÷ am은 0이 아니라 1이에요! (단, a ≠ 0)
이런 점들을 주의하면서 지수법칙을 정확하게 사용하는 연습을 많이 해보세요! 그러면 거듭제곱 계산이 훨씬 자신 있어질 거예요! 💪