Напомним, что для любого действительного числа a ∈ R:
a0 = 1, если a ≠ 0
a1 = a
an = a · a · a · ... · a, n множителей, если n ∈ {2; 3; 4; …}
, если a ≠ 0 и k ∈ Z или a > 0 и k ∈ Q
Пример 1.
- 2,6030 = 1
- 86751 = 8675
- 36 = 3 · 3 · 3 · 3 · 3 · 3 = 729
- (–0,7)3 = (–0,7) · (–0,7) · (–0,7) = –0,343
4^{-2} =\frac{1}{4^2} =\frac{1}{16} = 0,0625
10,1^{\frac{3}{4}} =\sqrt[4]{10,1^3} =\sqrt[4]{1030,301} ≈ 5,66553635\left(\frac{1}{27}\right)^{-\frac{2}{3}} =27^{\frac{2}{3}} =\sqrt[3]{27^2} = 9- 07,5 = 0
Так как целые показатели можно представить в виде
Для степеней с основаниями а > 0, b > 0 и рациональными показателями[понятие: Степень с рациональным показателем (ratsionaalarvulise astendajaga aste) – степень 𝑎ʳ, где показатель степени 𝑟 есть рациональное число 𝑚/𝑛, 𝑛 – положительное целое число и 𝑚 – целое число.] (u ∈ Q, v ∈ Q) выполнены следующие свойства:
(1)
Выясним теперь, что понимается под степенью ar, если показатель степени r является иррациональным числом[понятие: Степень с иррациональным показателем (irratsionaalarvulise astendajaga aste) – степень 𝑎ʳ, где показатель степени 𝑟 является иррациональным числом.] и a > 0, a ∈ R.
Начнем с конкретного примера: чему равна степень
Десятичные приближения иррационального числа
1; 1,4; 1,41; 1,414; 1,4142; 1,41421; 1,414213; 1,4142135; …
Если общий член этой последовательности обозначить символом rn, то
51; 51,4; 51,41; 51,414; 51,4142; 51,41421; 51,414213; 51,4142135; …,
с общим членом

на основании чего можно предположить, что с увеличением номера все больше десятичных знаков членов этой последовательности становятся неизменными. Можно высказать гипотезу, что последовательность 51; 51,4; 51,41; 51,414; …;
При этом несущественно, какое именно значение имеет указанный предел. Важно лишь то, что этот предел существует и запись
Аналогичным образом определяется значение любой степени ar, где a – положительное действительное число и r – положительное иррациональное число.
При этом значение числа ar можно вычислить с любой точностью. Если показателем степени является отрицательное иррациональное число –r (r > 0), то степень a–r определяется равенством
Пример 2.
Таким образом, в случае, когда a > 0, степень ar определена как для рационального, так и для иррационального показателя степени, т. е. для любого действительного показателя r. Заметим, что при этом остаются справедливыми отмеченные выше свойства степени – соотношения (1).
Пример 3.
4^{\sqrt{3}}\cdot4^{2\sqrt{3}} =4^{\sqrt{3}+2\sqrt{3}} =4^{3\sqrt{3}} =\left(4^3\right)^{\sqrt{3}} =64^{\sqrt{3}} 3^{7+\sqrt{5}}:\ 3^{5+\sqrt{5}} =3^{7+\sqrt{5}-\left(5+\sqrt{5}\right)} =3^2 = 9\left(2^{\sqrt{3}}\right)^{\sqrt{6}} =2^{\sqrt{3}\cdot\sqrt{6}} =2^{\sqrt{18}} =2^{3\sqrt{2}} =\left(2^3\right)^{\sqrt{2}} =8^{\sqrt{2}} 2^{\sqrt{7}}\cdot5^{\sqrt{7}} =\left(2\cdot5\right)^{\sqrt{7}} =10^{\sqrt{7}} 12^{\sqrt{2}}:\ 4^{\sqrt{2}} =\left(\frac{12}{4}\right)^{\sqrt{2}} =3^{\sqrt{2}}
Справедливы также утверждения, вытекающие из равенства степеней с равными основаниями (a > 0, u, v ∈ R):
![]() |
Пример 4.
Решим уравнение 7x = 343.
Уравнение можно записать в виде 7x = 73, откуда получим x = 3.
Рассмотренное в примере 4 уравнение принадлежит к виду так называемых показательных уравнений[понятие: Показательное уравнение (eksponentvõrrand) – уравнение, которое содержит неизвестное только в показателе степени], так как оно содержит неизвестное только в показателе степени. С такими уравнениями мы подробнее познакомимся позднее.
Более сложные уравнения решаются по следующей схеме (a > 0, b > 0, u ∈ R):

Пример 5.
Решим уравнение (x – 6)4 = 16.
Это уравнение можно решить разными способами.
- Уравнению можно придать вид (x – 6)4 = 24. Так как показатель степени есть четное число, то x – 6 = 2, откуда x1 = 8, или x – 6 = –2, откуда x2 = 4. Проверка показывает, что оба значения х являются корнями уравнения.
- Данное уравнение можно решить и по-другому. Уравнение z4 = 24 имеет, очевидно, два корня: z = ±2. Поэтому х – 6 = ±2, откуда x1 = 8, x2 = 4.
- Рассмотрим еще один способ решения. Запишем уравнение в виде (x – 6)4 – 42 = 0 и представим его левую часть в виде произведения: [(x – 6)2 – 4] · [(x – 6)2 + 4] = 0.
Тогда (x – 6)2 – 4 = 0, или (x – 6)2 + 4 = 0. Первое уравнение имеет уже известные нам корни 8 и 4, второе уравнение не имеет корней. - Наконец, можно раскрыть скобки в исходном уравнении. Однако при этом получается уравнение четвертой степени, решить которое значительно труднее.
Пример 6.
Решим уравнение (x – 6)x = 2x.
Из равенства степеней получим, что x – 6 = 2, откуда x1 = 8. Если x – четное число, то может быть также x – 6 = –2, откуда x2 = 4. Наконец, x = 0 также удовлетворяет уравнению, т. е. x3 = 0. Все найденные значения x являются корнями уравнения.
Ответ: x1 = 8, x2 = 4, x3 = 0.
В данном примере мы встретились с уравнением нового типа – показательно-степенным уравнением, содержащим неизвестное как в основании, так и в показателе степени.
Полезно запомнить важнейшие свойства степени, которые мы сформулируем в виде теоремы.
ТЕОРЕМА. Для степени аr с действительным показателем:
1) если 0 < a < 1, то
2) если a > 1, то
Пример 7.
0,8^{\sqrt{2}}>0,8^{\sqrt{3}} , так как\sqrt{2}<\sqrt{3} иa=0,8<1 .2,6^5<2,6^{\sqrt{26}} , так как5<\sqrt{26} иa=2,6>1 .
Пример 8.
Решим неравенства: 1) 0,6x > 0,65; 2) 1,3x+1 < 1,32.
- Так как основание степени a = 0,6 < 1, то большему показателю степени соответствует меньшее значение степени. Значит, x < 5.
- Так как a = 1,3 > 1, то большему показателю степени соответствует и большее значение степени: x + 1 < 2 ⇒ x < 1.
Чтобы вычислить значение степени ar, где a > 0 и r ∈ R, в большинстве случаев приходится пользоваться калькулятором. Для этого на калькуляторе есть клавиша xy или yx (иногда клавиша ax или клавиша ∧). Вычисление степени ar выполняется по одной из следующих схем:
a xy r = или r xy a = или a ∧ r =.
Пример 9.
2,51,8 ≈ 5,2035; схема вычисления: 2,5 xy 1,8 = или 2,5 ∧ 1,8 =;
0,3–7 ≈ 4572,4737; схема вычисления: 0,3 xy 7 +/– = или 0,3 ∧ 7 +/– =.
Значения выражений
a xy b √ = и a xy c 1/x =
или a ∧ b √ = и a ∧ ( 1 ÷ c ) =.
На некоторых калькуляторах приходится предварительно находить
Если калькулятор имеет клавишу x1/y или y√x или x√y, то значение
a x1/y c = или a y√x c = или c y√x a =.
Пример 10.
Для вычисления значения выражения
a xy ( m ÷ n ) =,
a xy m a b/c n =,
a xy m = xy n 1/x =,
m ÷ n M a xy MR =.
Если калькулятор имеет клавишу ∧, то можно вычислить по схеме:
a ∧ ( m ÷ n ) =.
Пример 11.
1,7 xy ( 2 ÷ 3 ) =
1,7 xy 2 a b/c 3 =
1,7 x2 xy 3 1/x =
1,7 ∧ ( 2 ÷ 3 ) =
1,7 xy 2 = xy 3 1/x =
2 ÷ 3 M 1,7 xy MR =
Для вычисления степени 10r на калькуляторе имеется клавиша 10x и вычисления выполняются по схеме: r 10x. Например, при вычислении 3,04 10x получим 103,04 ≈ 1096,4782.