Bài tập toán 7 Bài 3: Lũy thừa với số mũ tự nhiên của một số hữu tỉ (25 bài tập)

Lớp 7 · Toán Bài 3

Lũy Thừa Với Số Mũ Tự Nhiên Của Một Số Hữu Tỉ

Định nghĩa, các quy tắc nhân–chia–lũy thừa của lũy thừa và áp dụng

1
Lũy thừa với số mũ tự nhiên

Ở lớp 6, em đã làm quen với lũy thừa của số tự nhiên. Với số hữu tỉ, ta cũng định nghĩa tương tự.

Định nghĩa
$x^n = \underbrace{x \cdot x \cdot x \cdots x}_{n \text{ thừa số}}$

(với $x \in \mathbb{Q}$, $n \in \mathbb{N}$, $n > 1$)

Trong đó:

$x$ $n$
1
$x$ gọi là cơ số.
2
$n$ gọi là số mũ.
3
$x^n$ đọc là "$x$ mũ $n$" hoặc "$x$ lũy thừa $n$".

Hai quy ước đặc biệt:

Mũ 1
$x^1 = x$
Mũ 0 (với $x \neq 0$)
$x^0 = 1$
Khi cơ số là phân số
$\left(\dfrac{a}{b}\right)^n = \dfrac{a^n}{b^n}$
(với $b \neq 0$)
Ví dụ 1 — Tính lũy thừa

a) Tính $(-4)^3$:

$(-4)^3 = (-4) \cdot (-4) \cdot (-4) = -64$

b) Tính $\left(\dfrac{1}{2}\right)^5$:

$\left(\dfrac{1}{2}\right)^5 = \dfrac{1^5}{2^5} = \dfrac{1}{32}$

📌 Dấu của lũy thừa với cơ số âm:

Mũ chẵn → DƯƠNG
$(-2)^4 = 16$
$(-3)^2 = 9$
Mũ lẻ → ÂM
$(-2)^3 = -8$
$(-3)^5 = -243$
⚠️Phân biệt $(-a)^n$ và $-a^n$:
• $(-3)^2 = (-3) \cdot (-3) = 9$ → cơ số là $-3$.
• $-3^2 = -(3 \cdot 3) = -9$ → cơ số chỉ là $3$, dấu trừ ở trước.
Dấu ngoặc quyết định cơ số có bao gồm dấu âm hay không.
2
Lũy thừa của một tích, một thương

Hai công thức quan trọng giúp tính nhanh các biểu thức có dạng tích hoặc thương được nâng lên cùng một số mũ:

Lũy thừa của một tích
$(x \cdot y)^n = x^n \cdot y^n$
Lũy thừa của một thương
$\left(\dfrac{x}{y}\right)^n = \dfrac{x^n}{y^n}$
(với $y \neq 0$)
Ví dụ 2 — Kiểm chứng công thức

So sánh: $3^2 \cdot 4^2$ và $(3 \cdot 4)^2$.

$3^2 \cdot 4^2 = 9 \cdot 16 = 144$
$(3 \cdot 4)^2 = 12^2 = 144$
⇒ $3^2 \cdot 4^2 = (3 \cdot 4)^2$ ✓
Ví dụ 3 — Áp dụng

Tính: $\left(\dfrac{2}{3}\right)^{10} \cdot 3^{10}$

=$\dfrac{2^{10}}{3^{10}} \cdot 3^{10}$
(áp dụng lũy thừa của một thương)
=$2^{10} = 1024$
💡Áp dụng ngược (rất hay dùng): Khi gặp $x^n \cdot y^n$ cùng số mũ → gộp thành $(xy)^n$. Khi gặp $\dfrac{x^n}{y^n}$ → gộp thành $\left(\dfrac{x}{y}\right)^n$.
3
Nhân và chia hai lũy thừa cùng cơ số

Khi nhân hoặc chia hai lũy thừa có cùng cơ số, ta áp dụng các quy tắc:

Nhân: giữ cơ số, CỘNG mũ
$x^m \cdot x^n = x^{m+n}$
Chia: giữ cơ số, TRỪ mũ
$x^m : x^n = x^{m-n}$
(với $x \neq 0$, $m \geq n$)
Ví dụ 4 — Phép nhân

Tính: $\left(\dfrac{3}{4}\right)^3 \cdot \left(\dfrac{3}{4}\right)^5$

=$\left(\dfrac{3}{4}\right)^{3+5}$
(cùng cơ số $\dfrac{3}{4}$ → cộng mũ)
=$\left(\dfrac{3}{4}\right)^8$
Ví dụ 5 — Phép chia

Tính: $(-7)^6 : (-7)^6$

=$(-7)^{6-6} = (-7)^0 = 1$

Tính: $(0{,}25)^7 : (0{,}25)^3$

=$(0{,}25)^{7-3} = (0{,}25)^4$
📌Lưu ý: Hai quy tắc này CHỈ áp dụng khi hai lũy thừa cùng cơ số. Nếu khác cơ số, ta phải đưa về cùng cơ số trước (xem Ví dụ 6 ở Card 4).
4
Lũy thừa của lũy thừa

Khi tính lũy thừa của một lũy thừa, ta giữ nguyên cơ số và nhân hai số mũ:

Giữ cơ số, NHÂN mũ
$(x^m)^n = x^{m \cdot n}$
Ví dụ 6 — Áp dụng trực tiếp

Tính: $\left[(-3)^4\right]^5$

=$(-3)^{4 \cdot 5} = (-3)^{20}$
Ví dụ 7 — Đưa về cùng cơ số

Viết $\left(\dfrac{1}{4}\right)^8$ dưới dạng lũy thừa cơ số $\dfrac{1}{2}$.

Nhận xét: $\dfrac{1}{4} = \left(\dfrac{1}{2}\right)^2$.
=$\left[\left(\dfrac{1}{2}\right)^2\right]^8$
(áp dụng lũy thừa của lũy thừa)
=$\left(\dfrac{1}{2}\right)^{2 \cdot 8} = \left(\dfrac{1}{2}\right)^{16}$
💜Mẹo: Khi gặp các lũy thừa khác cơ số nhưng có thể đưa về cùng cơ số (như $4, 8, 16$ về $2$; hoặc $9, 27, 81$ về $3$), hãy dùng công thức $(x^m)^n = x^{m \cdot n}$ để gộp.
5
Tổng hợp công thức & cách áp dụng

📚 Tất cả công thức lũy thừa cần nhớ:

1
Định nghĩa
$x^n = \underbrace{x \cdot x \cdots x}_{n}$ với $n > 1$
2
Quy ước
$x^1 = x;\;\; x^0 = 1$ ($x \neq 0$)
3
Nhân cùng cơ số
$x^m \cdot x^n = x^{m+n}$
4
Chia cùng cơ số
$x^m : x^n = x^{m-n}$ ($x \neq 0,\, m \geq n$)
5
Lũy thừa của lũy thừa
$(x^m)^n = x^{m \cdot n}$
6
Lũy thừa của tích / thương
$(xy)^n = x^n y^n;\;\; \left(\dfrac{x}{y}\right)^n = \dfrac{x^n}{y^n}$

🎯 Áp dụng vào biểu thức phức hợp:

Ví dụ 8 — Biểu thức có ngoặc & lũy thừa

Tính: $\left(1 + \dfrac{1}{2} - \dfrac{1}{4}\right)^2 \cdot \left(2 + \dfrac{3}{7}\right)$

Bước 1 — Tính trong ngoặc thứ nhất:
$1 + \dfrac{1}{2} - \dfrac{1}{4} = \dfrac{4+2-1}{4} = \dfrac{5}{4}$
Bước 2 — Tính lũy thừa:
$\left(\dfrac{5}{4}\right)^2 = \dfrac{25}{16}$
Bước 3 — Tính ngoặc thứ hai:
$2 + \dfrac{3}{7} = \dfrac{17}{7}$
Bước 4 — Nhân:
$\dfrac{25}{16} \cdot \dfrac{17}{7} = \dfrac{425}{112}$
🎁Tổng kết Bài 3:
Định nghĩa: $x^n$ là tích của $n$ thừa số $x$.
Cùng cơ số: nhân → cộng mũ; chia → trừ mũ.
Lũy thừa của lũy thừa: nhân mũ.
Lũy thừa của tích/thương: phân phối vào từng phần.
Cơ số âm: mũ chẵn → dương; mũ lẻ → âm.
1
Điểm: 0/25

Luyện lũy thừa số mũ tự nhiên!

25 câu · 6 dạng từ dễ đến khó

💡 Gợi ý
Thầy Võ Văn Trung

Thầy Võ Văn Trung

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Toán THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Toán, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ A2

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Du