เลขยกกำลัง
สารบัญ
ความหมายของเลขยกกำลัง
ในการคูณจำนวนเดิม ซ้ำ ๆ กันหลายครั้ง เช่น การนำ จำนวน ตัวมาคูณกัน อาจทำให้เกิดความยุ่งยากในการเขียนนิพจน์การคูณนั้นออกมา เลขยกกำลัง (Power number) เป็นรูปแบบการเขียนการคูณดังกล่าวให้สั้นลงได้ เพียงการใช้จำนวนเพียงสองจำนวน คือ ตัวคูณ และจำนวนตัวคูณ จากตัวอย่างข้างต้น คือ และ ตามลำดับ ซึ่งต่อไปนี้ จะเรียกตัวคูณว่า ฐาน (Base) ของเลขยกกำลัง และเรียกจำนวนตัวคูณว่า เลขชี้กำลัง (Exponent number)
กำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ และ เป็นจำนวนนับ (จำนวนเต็มบวก) เลขยกกำลังจะอยู่ในรูป
โดยมีค่าเท่ากันกับ
สมบัติของเลขยกกำลังเบื้องต้น
Observe - การอุปนัยของเลขยกกำลัง
สมมติให้ เป็นจำนวนใด ๆ ที่ไม่เป็นศูนย์ จะได้
จากตรงนี้ เราจะได้
เมื่อ ไม่เป็นศูนย์
จากตรงนี้ เราจะสังเกตเห็นว่า เมื่อเลขชี้กำลังของ มีค่าเป็นลบ จะมีค่าเท่ากับ ส่วนกลับของเลขยกกำลังนั้นแต่เลขชี้กำลังเป็นบวก
สมมติให้ เป็นจำนวนเต็มบวก จะได้ว่า
RECAP
กำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ ที่ไม่เป็นศูนย์ และ เป็นจำนวนเต็มบวก
Observe - ผลคูณของเลขยกกำลังฐานเดียวกัน
จงสังเกตค่าของ
จากโจทย์จะได้
นำ จะได้
นิพจน์ทางขวาสามารถเขียนให้อยู่ในรูปเลขยกกำลังได้เป็น
ให้ผู้อ่านลองสังเกตโจทย์อื่น ๆ ที่คล้ายกันนี้ แล้วลองพิจารณาผลลัพธ์ที่ได้
จะเห็นว่าเมื่อนำเลขยกกำลังที่มีฐานเดียวกันมาคูณกัน ผลลัพธ์ที่ได้ในรูปเลขยกกำลัง จะเท่ากับฐานเดิมที่มีกำลังเท่ากับผลรวมของเลขชี้กำลังของตัวตั้งกับเลขชี้กำลังของตัวหาร
ดังนั้น หากกำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ และ เป็นจำนวนเต็มบวก จะได้
RECAP
กำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ และ เป็นจำนวนเต็มบวก
Observe - ผลหารของเลขยกกำลังฐานเดียวกัน
กรณีเลขชี้กำลังของตัวตั้งมากกว่าเลขชี้กำลังของตัวหาร
จงสังเกตค่าของ (หรือ )
จากโจทย์จะได้
นำ จะได้
นิพจน์ทางขวาสามารถเขียนให้อยู่ในรูปเลขยกกำลังได้เป็น
ให้ผู้อ่านลองสังเกตโจทย์อื่น ๆ ที่คล้ายกันนี้ แล้วลองพิจารณาผลลัพธ์ที่ได้
จะเห็นว่าเมื่อนำเลขยกกำลังที่มีฐานเดียวกันมาหารกัน กรณีที่เลขชี้กำลังของตัวตั้งมากกว่าเลขชี้กำลังของตัวหาร ผลลัพธ์ที่ได้ในรูปเลขยกกำลัง จะเท่ากับฐานเดิมที่มีกำลังเท่ากับกำลังของตัวตั้งลบด้วยกำลังของตัวหาร
ดังนั้น หากกำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ ที่ไม่เป็นศูนย์ และ เป็นจำนวนเต็มบวก โดยที่ จะได้
กรณีเลขชี้กำลังของตัวตั้งเท่ากับเลขชี้กำลังของตัวหาร
จงสังเกตค่าของ (หรือ )
เนื่องจาก
และ
จะได้ว่า
ให้ผู้อ่านลองสังเกตโจทย์อื่น ๆ ที่คล้ายกันนี้ แล้วลองพิจารณาผลลัพธ์ที่ได้
จะเห็นว่าเมื่อนำเลขยกกำลังที่มีฐานเดียวกันมาหารกัน กรณีที่เลขชี้กำลังของตัวตั้งเท่ากับเลขชี้กำลังของตัวหาร ผลลัพธ์ที่ได้ในรูปเลขยกกำลัง จะเท่ากับฐานเดิมที่มีกำลังเท่ากับกำลังของตัวตั้งลบด้วยกำลังของตัวหาร
ดังนั้น หากกำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ ที่ไม่เป็นศูนย์ และ เป็นจำนวนเต็มบวก โดยที่ จะได้
กรณีเลขชี้กำลังของตัวตั้งน้อยกว่าเลขชี้กำลังของตัวหาร
จงสังเกตค่าของ
จากโจทย์จะได้
นำ จะได้
นิพจน์ทางขวาสามารถเขียนให้อยู่ในรูปเลขยกกำลังได้เป็น
เนื่องจาก และ จะได้
ให้ผู้อ่านลองสังเกตโจทย์อื่น ๆ ที่คล้ายกันนี้ แล้วลองพิจารณาผลลัพธ์ที่ได้
จะเห็นว่าเมื่อนำเลขยกกำลังที่มีฐานเดียวกันมาหารกัน กรณีที่เลขชี้กำลังของตัวตั้งน้อยกว่าเลขชี้กำลังของตัวหาร ผลลัพธ์ที่ได้ในรูปเลขยกกำลัง จะเท่ากับฐานเดิมที่มีกำลังเท่ากับกำลังของตัวตั้งลบด้วยกำลังของตัวหาร
ดังนั้น หากกำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ ที่ไม่เป็นศูนย์ และ เป็นจำนวนเต็มบวก โดยที่ จะได้
RECAP
กำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ ที่ไม่เป็นศูนย์ และ เป็นจำนวนเต็มบวก
Observe - ผลกำลังของเลขยกกำลัง
จงสังเกตค่าของ
จากโจทย์จะได้
จาก นิพจน์ทางขวาสามารถเขียนให้อยู่ในรูปเลขยกกำลังได้เป็น
ให้ผู้อ่านลองสังเกตโจทย์อื่น ๆ ที่คล้ายกันนี้ แล้วลองพิจารณาผลลัพธ์ที่ได้
จะเห็นว่าเมื่อนำเลขยกกำลังมายกกำลังซ้อน ผลลัพธ์ที่ได้ในรูปเลขยกกำลัง จะเท่ากับฐานเดิมที่มีกำลังเท่ากับผลคูณของเลขชี้กำลังที่ซ้อนกันอยู่
ดังนั้น หากกำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ และ เป็นจำนวนเต็มบวก จะได้
RECAP
กำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ และ เป็นจำนวนเต็มบวก
Observe - ผลคูณของเลขยกกำลังที่มีกำลังเดียวกัน
จงสังเกตค่าของ
จากโจทย์จะได้
จาก นิพจน์ทางขวาสามารถเขียนให้อยู่ในรูปเลขยกกำลังได้เป็น
ให้ผู้อ่านลองสังเกตโจทย์อื่น ๆ ที่คล้ายกันนี้ แล้วลองพิจารณาผลลัพธ์ที่ได้
จะเห็นว่าเมื่อนำเลขยกกำลังที่มีกำลังเดียวกันมาคูณกัน ผลลัพธ์ที่ได้ในรูปเลขยกกำลัง จะเท่ากับกำลังเดิมของผลคูณของฐาน
ดังนั้น หากกำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ และ เป็นจำนวนเต็มบวก จะได้
RECAP
กำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ และ เป็นจำนวนเต็มบวก
Observe - ผลหารของเลขยกกำลังที่มีกำลังเดียวกัน
จงสังเกตค่าของ
จากโจทย์จะได้
จาก นิพจน์ทางขวาสามารถเขียนให้อยู่ในรูปเลขยกกำลังได้เป็น
ให้ผู้อ่านลองสังเกตโจทย์อื่น ๆ ที่คล้ายกันนี้ แล้วลองพิจารณาผลลัพธ์ที่ได้
จะเห็นว่าเมื่อนำเลขยกกำลังที่มีกำลังเดียวกันมาหารกัน ผลลัพธ์ที่ได้ในรูปเลขยกกำลัง จะเท่ากับกำลังเดิมของผลหารของฐาน
ดังนั้น หากกำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ โดยที่ ไม่เป็นศูนย์ และ เป็นจำนวนเต็มบวก จะได้
RECAP
กำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ โดยที่ ไม่เป็นศูนย์ และ เป็นจำนวนเต็มบวก
จากคุณสมบัติข้างต้นทั้งหมด ได้กล่าวถึงเฉพาะเลขชี้กำลังที่เป็นจำนวนเต็มบวกเท่านั้นเพื่อให้เห็นภาพที่มาของคุณสมบัติเหล่านั้น แต่ว่าคุณสมบัติข้างต้นยังสามารถใช้ได้กับกรณีที่เลขชี้กำลังเป็นจำนวนเต็มลบหรือศูนย์ได้ด้วย (เลขชี้กำลังสามารถเป็นจำนวนที่ไม่เต็มได้ด้วย แต่จะกล่าวถึงอีกครั้งในเรื่องราก)
ดังนั้น จะขอทำการสรุปนิยามใหม่อีกครั้งในขอบเขตที่กว้างขึ้น
ข้อควรระวัง หาค่าไม่ได้
กำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ และ เป็นจำนวนเต็ม
*โปรดระวังว่านิพจน์ที่เกี่ยวข้องกับการหาร ตัวส่วนอาจจะเป็น จนหาค่าไม่ได้
สัญกรณ์วิทยาศาสตร์
ในบางระบบ การเขียนจำนวนที่มีความยาวหลักมาก ๆ อาจจะทำได้ยาก เช่นในระบบคอมพิวเตอร์ที่มีการจำกัดความยาวอักขระสำหรับจำนวน ด้วยเหตุนี้ จึงมีการนำสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ (Scientific Notation) เข้ามาใช้งาน
สัญกรณ์วิทยาศาสตร์ จะอยู่ในรูปของจำนวนนัยสำคัญคูณกับเลขยกกำลังฐาน
กำหนดให้ เป็นจำนวนใด ๆ ที่ และ เป็นจำนวนเต็ม สัญกรณ์วิทยาศาสตร์ จะอยู่ในรูป
ตัวอย่าง จงแปลง ให้อยู่ในรูปสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ เลื่อนจุดทศนิยมของจำนวนตั้งต้นไปทางซ้ายจนกว่าจะได้เงื่อนไข จะได้ เราเลื่อนจุดไปทางซ้ายทั้งหมด ครั้ง จะได้ ดังนั้นจะได้สัญกรณ์วิทยาศาสตร์
ตัวอย่าง จงแปลง ให้อยู่ในรูปสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ เลื่อนจุดทศนิยมของจำนวนตั้งต้นไปทางขวาจนกว่าจะได้เงื่อนไข จะได้ เราเลื่อนจุดไปทางขวาทั้งหมด ครั้ง จะได้ ดังนั้นจะได้สัญกรณ์วิทยาศาสตร์
