Bài 4 · Vận dụng 2★★Trang 23— Phân tích số tự nhiên theo hàng bằng luỹ thừa của 10
Vận dụng 2 (trang 23). Hãy viết mỗi số tự nhiên sau thành tổng giá trị các chữ số của nó bằng cách dùng các luỹ thừa của 10 theo mẫu: 4257=4⋅103+2⋅102+5⋅10+7. a) 23197; b) 203184.
Kiến thức cần nhớ
Mỗi chữ số của một số tự nhiên ứng với một luỹ thừa của 10 theo đúng hàng của nó (hàng đơn vị: 10∘=1, hàng chục: 101, hàng trăm: 102,…).
1Cách 1. Đọc trực tiếp giá trị từng hàng theo mẫu
Định hướng. Mẫu đã chỉ rõ mỗi chữ số nhân với luỹ thừa của 10 đúng bằng hàng nó đứng, cứ theo đúng thứ tự hàng cao đến hàng đơn vị là viết được tổng.
a) 23197=2⋅104+3⋅103+1⋅102+9⋅10+7 b) 203184=2⋅105+0⋅104+3⋅103+1⋅102+8⋅10+4
Vậy23197=2⋅104+3⋅103+1⋅102+9⋅10+7 và 203184=2⋅105+0⋅104+3⋅103+1⋅102+8⋅10+4.
2Cách 2. Cộng lại các số hạng để tự kiểm tra
Định hướng. Sau khi tách hàng, cộng lại từng số hạng bằng số cụ thể phải cho đúng số ban đầu — đây vừa là cách làm vừa là cách tự kiểm tra.
a) 2⋅104=20000 ; 3⋅103=3000 ; 1⋅102=100 ; 9⋅10=90 20000+3000+100+90+7=23197 b) 2⋅105=200000 ; 3⋅103=3000 ; 1⋅102=100 ; 8⋅10=80 200000+3000+100+80+4=203184
Vậy tổng các số hạng đúng bằng 23197 và 203184, khớp với Cách 1.
Nhận xét. Cách 2 tốn thêm bước cộng nhưng phát hiện ngay nếu Cách 1 gán nhầm luỹ thừa cho một chữ số nào đó.
Đáp số.a) 23197=2⋅104+3⋅103+1⋅102+9⋅10+7; b) 203184=2⋅105+0⋅104+3⋅103+1⋅102+8⋅10+4.
Sai lầm thường gặp.Bỏ sót số hạng 0⋅104 ở câu b) vì chữ số hàng chục nghìn là 0, khiến tổng chỉ còn 5 số hạng và tính sai giá trị hàng trăm nghìn.
Bài 5 · HĐ2★Trang 23— Nhân hai luỹ thừa cùng cơ số bằng cách đếm thừa số
HĐ2 (trang 23). a) Viết kết quả phép nhân sau dưới dạng một luỹ thừa của 7: 72⋅73=(7⋅7)⋅(7⋅7⋅7)=? b) Nêu nhận xét về mối liên hệ giữa các số mũ của 7 trong hai thừa số và trong tích tìm được ở câu a).
Kiến thức cần nhớ
Khi nhân hai luỹ thừa cùng cơ số, ta giữ nguyên cơ số và cộng các số mũ: am⋅an=am+n.
1Cách 1. Gộp trực tiếp các thừa số 7 rồi đếm
Định hướng. Cả hai luỹ thừa đều cùng cơ số 7, nên gộp chung dãy thừa số của chúng lại và đếm tổng số thừa số 7 là ra luỹ thừa kết quả.
72⋅73=(7⋅7)⋅(7⋅7⋅7) Tổng số thừa số 7: 2+3=5 72⋅73=75
Vậy72⋅73=75; số mũ của tích bằng tổng hai số mũ ban đầu (2+3=5).
2Cách 2. Kiểm tra lại bằng giá trị hai vế
Định hướng. Muốn chắc chắn quy luật cộng số mũ là đúng, ta tính riêng giá trị từng vế bằng số cụ thể rồi so sánh.
72=49 ; 73=343 49⋅343=16807 75=16807
Vậy72⋅73=75=16807, khớp với Cách 1.
Nhận xét. Cách 2 chỉ dùng được khi số mũ nhỏ vì phải tính ra số cụ thể; Cách 1 (đếm thừa số) áp dụng được cả khi số mũ rất lớn.
Đáp số.72⋅73=75; số mũ của tích bằng tổng hai số mũ đã cho.
Sai lầm thường gặp.Nhân luôn cả cơ số, viết nhầm 72⋅73=495 hoặc nhân hai số mũ thay vì cộng (76).
Bài 7 · HĐ3★Trang 24— Chia hai luỹ thừa cùng cơ số bằng cách tách thừa số
HĐ3 (trang 24). a) Giải thích vì sao có thể viết 65=63⋅62. b) Sử dụng câu a) để suy ra 65:63=62. Nêu nhận xét về mối liên hệ giữa các số mũ của 6 trong số bị chia, số chia và thương. c) Viết thương của phép chia 107:104 dưới dạng luỹ thừa của 10.
Kiến thức cần nhớ
Khi chia hai luỹ thừa cùng cơ số (khác 0), ta giữ nguyên cơ số và lấy số mũ của số bị chia trừ số mũ của số chia: am:an=am−n (với a=0, m≥n).
1Cách 1. Tách số mũ theo phép cộng rồi suy ra phép chia
Định hướng. Vì nhân hai luỹ thừa cùng cơ số là cộng số mũ, nên chỉ cần tách 5=3+2 để viết 65 thành tích của 63 và 62, từ đó suy ngược ra phép chia.
a) 5=3+2 nên 65=63+2=63⋅62 b) Từ 65=63⋅62, suy ra 65:63=62 b) Số mũ của thương: 5−3=2 c) 7−4=3 c) 107:104=103
Vậy65=63⋅62; 65:63=62 với số mũ của thương bằng hiệu số mũ số bị chia trừ số mũ số chia; 107:104=103.
2Cách 2. Kiểm tra lại bằng cách viết đủ các thừa số
Định hướng. Muốn thấy rõ vì sao được phép "trừ số mũ", ta viết đủ dãy thừa số của 65 rồi lần lượt bỏ bớt các thừa số ở mẫu.
65=6⋅6⋅6⋅6⋅6 ; 63=6⋅6⋅6 65:63=(6⋅6⋅6⋅6⋅6):(6⋅6⋅6)=6⋅6=62 Bỏ bớt 4 thừa số 10 khỏi 7 thừa số 10, còn lại 7−4=3 thừa số 107:104=103
Vậy65:63=62 và 107:104=103, trùng với Cách 1.
Nhận xét. Cách 2 (viết đủ thừa số) chỉ tiện khi số mũ nhỏ; với số mũ lớn thì phải dùng công thức trừ số mũ ở Cách 1.
Đáp số.a) 65=63⋅62; b) 65:63=62 (số mũ thương bằng hiệu hai số mũ); c) 107:104=103.
Sai lầm thường gặp.Chia luôn cả cơ số, viết nhầm 107:104=13, hoặc lấy hiệu ngược khiến số mũ thành âm.
Bài 8 · Luyện tập 3★★Trang 24— Áp dụng công thức chia hai luỹ thừa cùng cơ số, kể cả khi số mũ bằng nhau
Luyện tập 3 (trang 24). Viết kết quả các phép tính dưới dạng một luỹ thừa: a) 76:74; b) 1091100:1091100.
Kiến thức cần nhớ
am:an=am−n với a=0, m≥n; đặc biệt khi m=n thì am:an=a0=1.
1Cách 1. Áp dụng trực tiếp công thức trừ số mũ
Định hướng. Cả hai ý đều là phép chia hai luỹ thừa cùng cơ số, nên chỉ cần giữ nguyên cơ số và lấy số mũ số bị chia trừ số mũ số chia.
a) 76:74=76−4=72 b) 1091100:1091100=1091100−100=1091∘ b) 1091∘=1
Vậy76:74=72 và 1091100:1091100=1091∘=1.
2Cách 2. Nhận ra ngay số bị chia bằng số chia ở câu b)
Định hướng. Riêng câu b), số bị chia và số chia là cùng một số, nên có thể suy luận trực tiếp thương của một số chia cho chính nó, không cần trừ số mũ.
a) 76:74=72=49 b) 1091100=1091100 nên 1091100:1091100=1
Vậy76:74=72=49 và 1091100:1091100=1, trùng với Cách 1.
Nhận xét. Câu b) là trường hợp đặc biệt của quy tắc a0=1; nhận ra ngay số bị chia bằng số chia giúp trả lời nhanh hơn hẳn so với việc trừ hai số mũ rất lớn.
Đáp số.a) 76:74=72=49; b) 1091100:1091100=1091∘=1.
Sai lầm thường gặp.Cho rằng 1091100:1091100=0; thực ra một số chia cho chính nó (khác 0) luôn bằng 1, và a0=1.
Bài 10 · 1.37★★Trang 24— Nhận diện cơ số, số mũ, giá trị của một luỹ thừa và chiều ngược lại
Bài 1.37 (trang 24). Hoàn thành bảng sau vào vở: Hàng 1: luỹ thừa 43, cơ số ?, số mũ ?, giá trị ?. Hàng 2: luỹ thừa ?, cơ số 3, số mũ 5, giá trị ?. Hàng 3: luỹ thừa ?, cơ số 2, số mũ ?, giá trị 128.
Kiến thức cần nhớ
Trong luỹ thừa an: a là cơ số, n là số mũ, giá trị luỹ thừa là kết quả phép nhân n thừa số a.
1Cách 1. Điền từng hàng theo đúng định nghĩa
Định hướng. Ba hàng của bảng cho ba dữ kiện khác nhau, nên cứ theo định nghĩa cơ số-số mũ-giá trị mà suy ngược hoặc suy xuôi từng hàng một.
Hàng 1: 43 có cơ số 4, số mũ 3 Hàng 1: giá trị 43=4⋅4⋅4=64 Hàng 2: cơ số 3, số mũ 5 nên luỹ thừa là 35 Hàng 2: giá trị 35=3⋅3⋅3⋅3⋅3=243 Hàng 3: cơ số 2, giá trị 128, cần tìm n sao cho 2n=128 Hàng 3: 27=128 nên số mũ là 7, luỹ thừa là 27
Vậy bảng hoàn chỉnh là: 43 (cơ số 4, số mũ 3, giá trị 64); 35 (cơ số 3, số mũ 5, giá trị 243); 27 (cơ số 2, số mũ 7, giá trị 128).
2Cách 2. Ở hàng 3, dò dần các luỹ thừa của 2
Định hướng. Thay vì đoán ngay số mũ của hàng 3, ta nhân dần 2,2⋅2,2⋅2⋅2,… cho tới khi vừa đúng 128 thì dừng lại.
21=2 22=4 23=8 24=16 25=32 26=64 27=128
Vậy đến 27 thì vừa đúng bằng 128, nên số mũ ở hàng 3 là 7, khớp với Cách 1.
Nhận xét. Cách 2 chắc chắn không bỏ sót nhưng mất nhiều bước hơn; Cách 1 nhanh hơn nếu đã thuộc vài luỹ thừa quen thuộc của 2.
Đáp số.Hàng 1: 43, cơ số 4, số mũ 3, giá trị 64. Hàng 2: 35, cơ số 3, số mũ 5, giá trị 243. Hàng 3: 27, cơ số 2, số mũ 7, giá trị 128.
Sai lầm thường gặp.Ở hàng 3, nhầm số mũ là 6 vì tính sai 26=128 (thực ra 26=64, phải là 27 mới bằng 128).
Định hướng. Sau khi tách hàng, cộng lại từng số hạng bằng số cụ thể phải cho đúng số ban đầu, giúp tự phát hiện nếu gán nhầm hàng cho một chữ số nào đó.
Nhận xét. Quy luật này chỉ đúng đến 1111111112 (chín chữ số 1); từ mười chữ số 1 trở lên các chữ số bắt đầu "tràn hàng" nên quy luật đối xứng bị phá vỡ.
Đáp số.112=121; 1112=12321; 11112=1234321.
Sai lầm thường gặp.Đoán bừa 11112=1111111 thay vì theo quy luật tăng-giảm, hoặc quên chữ số giữa của 11112 phải là số lớn nhất trong dãy đối xứng.
Bài 14 · 1.41★★Trang 24— Suy luỹ thừa liền kề từ một luỹ thừa đã biết
Bài 1.41 (trang 24). Biết 210=1024. Hãy tính 29 và 211.
Kiến thức cần nhớ
an+1=an⋅a và an−1=an:a (với a=0) — luỹ thừa liền sau gấp a lần, luỹ thừa liền trước bằng luỹ thừa đã cho chia cho a.
1Cách 1. Dùng phép chia và phép nhân với cơ số 2
Định hướng.29 kém 210 đúng một thừa số 2 nên chia 210 cho 2; 211 hơn 210 đúng một thừa số 2 nên nhân 210 với 2.
29=210:2=1024:2=512 211=210⋅2=1024⋅2=2048
Vậy29=512 và 211=2048.
2Cách 2. Kiểm tra lại bằng công thức cộng/trừ số mũ
Định hướng. Có thể kiểm tra kết quả bằng cách viết ngược lại 210 theo 29 và 211 rồi so khớp số mũ, dựa trên quy tắc nhân hai luỹ thừa cùng cơ số.
29⋅2=29+1=210 nên 512⋅2=1024 211:2=211−1=210 nên 2048:2=1024
Vậy29=512 và 211=2048 đều thoả mãn, khớp với Cách 1.
Nhận xét. Không cần nhân hay chia lại từ đầu (như 2⋅2⋯2 chín hay mười một lần), chỉ cần dùng đúng một phép nhân hoặc chia với giá trị đã cho sẵn 210=1024.
Đáp số.29=512; 211=2048.
Sai lầm thường gặp.Nhân hoặc chia 210 cho 10 thay vì cho 2 (nhầm số mũ với hệ số nhân), dẫn tới kết quả sai hẳn.
Bài 16 · 1.43★★★Trang 24— Nhận ra tổng các số lẻ liên tiếp đầu tiên là một số chính phương
Bài 1.43 (trang 24). Ta có: 1+3+5=9=32. Viết các tổng sau dưới dạng bình phương của một số tự nhiên: a) 1+3+5+7; b) 1+3+5+7+9.
Kiến thức cần nhớ
Tổng của n số lẻ liên tiếp đầu tiên (bắt đầu từ 1) luôn bằng n2: 1+3+5+⋯+(2n−1)=n2.
1Cách 1. Cộng trực tiếp rồi nhận ra số chính phương
Định hướng. Đề đã làm mẫu 1+3+5=9=32 với ba số hạng; chỉ cần cộng đúng các số hạng ở mỗi ý rồi kiểm tra tổng có phải là bình phương của một số tự nhiên hay không.
a) 1+3+5+7=16 a) 16=42 b) 1+3+5+7+9=25 b) 25=52
Vậy1+3+5+7=42 và 1+3+5+7+9=52.
2Cách 2. Đếm số số hạng rồi áp dụng quy luật n số lẻ đầu
Định hướng. Theo mẫu đã cho, tổng n số lẻ liên tiếp đầu tiên luôn bằng n2, nên chỉ cần đếm đúng số lượng số hạng ở mỗi ý rồi thay vào công thức, không cần cộng trực tiếp.
Mẫu: 3 số hạng (1;3;5) có tổng 32 a) 1+3+5+7 có 4 số hạng nên tổng bằng 42=16 b) 1+3+5+7+9 có 5 số hạng nên tổng bằng 52=25
Vậy1+3+5+7=42 và 1+3+5+7+9=52, trùng với Cách 1.
Nhận xét. Cách 2 dùng được ngay cả khi tổng có rất nhiều số hạng mà không cần cộng tay từng số hạng như Cách 1.
Đáp số.a) 1+3+5+7=42; b) 1+3+5+7+9=52.
Sai lầm thường gặp.Đếm nhầm số số hạng (ví dụ cho rằng 1+3+5+7 có 7 số hạng vì nhìn vào số cuối cùng), dẫn tới áp sai công thức n2.
Bài 17 · 1.44★★★Trang 24— Toán thực tế: chia hai số viết dưới dạng tích với luỹ thừa của 10
Bài 1.44 (trang 24). Trái Đất có khối lượng khoảng 60⋅1020 tấn. Mỗi giây Mặt Trời tiêu thụ 6⋅106 tấn khí hydrogen (theo vnexpress.net). Hỏi Mặt Trời cần bao nhiêu giây để tiêu thụ một lượng khí hydrogen có khối lượng bằng khối lượng Trái Đất?
Kiến thức cần nhớ
Muốn chia hai số dạng k⋅10m, ta chia riêng phần hệ số cho nhau rồi chia riêng hai luỹ thừa của 10 cho nhau (dùng 10m:10n=10m−n).
1Cách 1. Tách riêng hệ số và luỹ thừa của 10 rồi chia từng phần
Định hướng. Số giây cần tìm bằng khối lượng Trái Đất chia cho lượng hydrogen tiêu thụ mỗi giây; tách phép chia thành chia hệ số và chia luỹ thừa của 10 cho gọn.
Số giây =(60⋅1020):(6⋅106) 60:6=10 1020:106=1020−6=1014 Số giây =10⋅1014=101⋅1014=1015
Vậy Mặt Trời cần 1015 giây để tiêu thụ một lượng khí hydrogen bằng khối lượng Trái Đất.
2Cách 2. Gộp hệ số vào luỹ thừa của 10 trước khi chia
Định hướng. Có thể viết lại khối lượng Trái Đất theo cùng cỡ luỹ thừa 106 với lượng tiêu thụ mỗi giây, khi đó phép chia chỉ còn là chia hai luỹ thừa cùng cơ số.
60⋅1020=6⋅10⋅1020=6⋅1021 6⋅1021=6⋅106⋅1015 Số giây =(6⋅106⋅1015):(6⋅106)=1015
Vậy số giây cần tìm vẫn là 1015, trùng với Cách 1.
Nhận xét. Cách 2 gộp hệ số 60 vào luỹ thừa của 10 ngay từ đầu nên phép chia cuối chỉ còn một bước, tránh phải chia riêng phần hệ số như Cách 1.
Đáp số.1015 giây.
Sai lầm thường gặp.Chia nhầm hai luỹ thừa của 10 bằng cách chia số mũ cho nhau (20:6) thay vì trừ số mũ (20−6), dẫn tới kết quả hoàn toàn sai.
Bài 18 · 1.45★★★Trang 24— Toán thực tế: nhân số viết dưới dạng tích với luỹ thừa của 10 với một số tự nhiên
Bài 1.45 (trang 24). Theo các nhà khoa học, mỗi giây cơ thể con người trung bình tạo ra khoảng 25⋅105 tế bào hồng cầu (theo www.healthline.com). Hãy tính xem mỗi giờ, bao nhiêu tế bào hồng cầu được tạo ra.
Kiến thức cần nhớ
1 giờ =3600 giây; muốn nhân k⋅10m với một số tự nhiên, ta nhân hệ số k với số đó rồi gộp lại thành dạng chuẩn của luỹ thừa 10.
1Cách 1. Đổi giờ ra giây rồi nhân trực tiếp
Định hướng. Số tế bào mỗi giờ bằng số tế bào mỗi giây nhân với số giây trong một giờ, nên trước hết phải đổi 1 giờ ra đúng 3600 giây.
1 giờ =60⋅60=3600 giây Số tế bào mỗi giờ =25⋅105⋅3600 25⋅3600=90000 Số tế bào mỗi giờ =90000⋅105 90000=9⋅104 Số tế bào mỗi giờ =9⋅104⋅105=9⋅109
Vậy mỗi giờ có khoảng 9⋅109 tế bào hồng cầu được tạo ra.
2Cách 2. Nhân theo từng bước phút rồi giờ
Định hướng. Có thể tính dần qua bước trung gian "mỗi phút" trước khi tính "mỗi giờ", giúp các con số ở mỗi bước nhỏ và dễ kiểm soát hơn.
1 phút =60 giây Số tế bào mỗi phút =25⋅105⋅60=1500⋅105=15⋅107 1 giờ =60 phút Số tế bào mỗi giờ =15⋅107⋅60=900⋅107=9⋅109
Vậy mỗi giờ vẫn có 9⋅109 tế bào hồng cầu được tạo ra, trùng với Cách 1.
Nhận xét. Cách 2 chia phép nhân lớn thành hai bước nhỏ (theo phút rồi theo giờ) nên ít khả năng nhân nhầm số 0 hơn Cách 1.
Đáp số.Khoảng 9⋅109 tế bào hồng cầu mỗi giờ.
Sai lầm thường gặp.Quên đổi giờ ra giây (nhân trực tiếp 25⋅105 với 60 thay vì với 3600), dẫn tới kết quả nhỏ hơn thực tế 60 lần.