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例题 · 指数、根式与对数

指数、根式与对数,例题(简单)

四道完整解答的简单指数、根式与对数题:用指数律化简、用同底数解指数方程、合并同类根式、按定义求对数的值。请先自己动手,再逐行核对我们的解答。

如何使用这组例题

这一组收录了四道简单的指数、根式与对数题目,每一题都逐行解答,让你清楚看到每一个数字的来源。它们涵盖本章在 Add Math 里最开头的四项技能:用指数律化简表达式、用同底数解一个基础的指数方程、合并同类根式,以及按对数的定义直接读出它的值。

在看我们的解答之前,请先在纸上做每一道题。把解答遮住,完整地做一遍,然后逐行对照。

这样核对能抓住那些悄悄扣掉步骤分的小错误,丢了一个负指数、根式没有化到最简、看错了底数;同时也养成把每一步都清楚写出来的习惯。

要注意指数、根式与对数其实是同一个概念的三种视角:幂。指数告诉你底数要相乘几次;根式是开方,也就是分数指数;而对数回答的是相反的问题,「底数的几次幂等于这个数?」

。记住这层联系,就能把三个课题变成一项彼此相连的技能,而这几道例题正是为了让这层联系看得见而选。

四道例题

Q1[3 marks]

化简 12x2y53x5y2\dfrac{12x^{2}y^{5}}{3x^{5}y^{2}},答案只用正指数。

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把数字和每个字母分开处理,并用除法律 am÷an=amna^{m}\div a^{n}=a^{m-n}:同底数相除时,指数相减。先算数字:12÷3=412\div 3 = 4

再看 xxx2÷x5=x25=x3x^{2}\div x^{5}=x^{2-5}=x^{-3}。然后看 yyy5÷y2=y52=y3y^{5}\div y^{2}=y^{5-2}=y^{3}

把它们合起来:

12x2y53x5y2=4x3y3\dfrac{12x^{2}y^{5}}{3x^{5}y^{2}} = 4x^{-3}y^{3}

题目要求只用正指数,所以用 an=1ana^{-n}=\dfrac{1}{a^{n}}x3x^{-3} 改写成 1x3\dfrac{1}{x^{3}}。负指数只是表示这一项该放到分母里:

4x3y3=4y3x34x^{-3}y^{3} = \dfrac{4y^{3}}{x^{3}}

所以最简形式是 4y3x3\dfrac{4y^{3}}{x^{3}}。用 x=1, y=1x=1,\ y=1 快速验证:原式为 123=4\dfrac{12}{3}=4,我们的答案为 41=4\dfrac{4}{1}=4,两者相符,说明系数正确。

Q2[3 marks]

解指数方程 2x+3=322^{x+3}=32

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当两边都能写成同底数的幂时,思路就是先把底数配成一样,再让指数相等。左边已经是 22 的幂,所以把右边也写成 22 的幂。

因为 32=2×2×2×2×232 = 2\times2\times2\times2\times2,所以 32=2532 = 2^{5}

2x+3=252^{x+3} = 2^{5}

现在底数相同,指数就必须相等。这就是关键:若 am=ana^{m}=a^{n},则 m=nm=n

让指数相等得到一个简单的一次方程:

x+3=5    x=2x+3 = 5 \;\Rightarrow\; x = 2

所以 x=2x=2。代回验证:22+3=25=322^{2+3}=2^{5}=32,与右边相符,所以解正确。

Q3[3 marks]

化简 12+27\sqrt{12}+\sqrt{27},答案写成一个根式项。

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根式只有在根号下的数相同时才能相加,所以先把每个化简。方法是用 ab=ab\sqrt{ab}=\sqrt{a}\,\sqrt{b} 提取最大的完全平方因数。

12\sqrt{12},整除 1212 的最大完全平方数是 44,所以 12=4×3=43=23\sqrt{12}=\sqrt{4\times3}=\sqrt{4}\,\sqrt{3}=2\sqrt{3}。对 27\sqrt{27},整除 2727 的最大完全平方数是 99,所以 27=9×3=93=33\sqrt{27}=\sqrt{9\times3}=\sqrt{9}\,\sqrt{3}=3\sqrt{3}

12+27=23+33\sqrt{12}+\sqrt{27} = 2\sqrt{3}+3\sqrt{3}

两项现在都带着相同的根式 3\sqrt{3},所以把 3\sqrt{3} 当作公因式,把前面的数字相加:2+3=52+3=5

23+33=532\sqrt{3}+3\sqrt{3} = 5\sqrt{3}

所以 12+27=53\sqrt{12}+\sqrt{27}=5\sqrt{3}。粗略数值验证:123.46\sqrt{12}\approx3.46275.20\sqrt{27}\approx5.20,约为 8.668.66;而 535×1.732=8.665\sqrt{3}\approx5\times1.732=8.66,结果一致。

Q4[2 marks]

不用计算器求 log216+log327\log_{2}16+\log_{3}27 的值。

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对数问的是「底数的几次幂等于这个数?」。

用定义 logab=cac=b\log_{a}b = c \Leftrightarrow a^{c}=b 读每一项,把两个对数分别算出来。

log216\log_{2}16:要找 22 的几次幂等于 1616。因为 24=162^{4}=16,所以 log216=4\log_{2}16=4

log327\log_{3}27:要找 33 的几次幂等于 2727。因为 33=273^{3}=27,所以 log327=3\log_{3}27=3

log216+log327=4+3=7\log_{2}16+\log_{3}27 = 4+3 = 7

所以值是 77。每一步都只是把对数还原成它所代表的指数关系,这是手算简单对数最稳妥的办法。

Q5[2 marks]

50+235^{0}+2^{-3} 的值,答案写成一个分数。

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分别使用零指数律和负指数律,再把结果合并。零指数律指出:任何非零底数的 00 次幂都等于 11,即 a0=1a^{0}=1

50=15^{0} = 1

负指数律指出 an=1ana^{-n}=\dfrac{1}{a^{n}},所以负指数会把该项送到分母:23=123=182^{-3}=\dfrac{1}{2^{3}}=\dfrac{1}{8}

50+23=1+18=985^{0}+2^{-3} = 1+\dfrac{1}{8} = \dfrac{9}{8}

答案

所以 50+23=985^{0}+2^{-3}=\dfrac{9}{8}。由于 50=15^{0}=1,而 232^{-3} 是一个很小的正分数,总和应该略大于 1198=1.125\dfrac{9}{8}=1.125 正好符合这个检验。

Q6[2 marks]

63\dfrac{6}{\sqrt{3}} 的分母有理化,答案写成 a3a\sqrt{3} 的形式。

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分母不应留有根号。把分子和分母同时乘以 3\sqrt{3} 来有理化,这不会改变分数的值,因为 33=1\dfrac{\sqrt3}{\sqrt3}=1

63=63×33=633\dfrac{6}{\sqrt{3}} = \dfrac{6}{\sqrt{3}}\times\dfrac{\sqrt{3}}{\sqrt{3}} = \dfrac{6\sqrt{3}}{3}

现在分母变成整数 33,因为 3×3=3\sqrt{3}\times\sqrt{3}=3。把分子除以 33 完成化简。

633=23\dfrac{6\sqrt{3}}{3} = 2\sqrt{3}

答案

所以 63=23\dfrac{6}{\sqrt{3}}=2\sqrt{3}。验证一下:6÷36÷1.7323.466\div\sqrt3\approx6\div1.732\approx3.46,而 232×1.732=3.462\sqrt3\approx2\times1.732=3.46,两者相符。

Q7[3 marks]

不用计算器,求 272327^{\frac{2}{3}} 的值。

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分数指数 amna^{\frac{m}{n}} 表示先取 aann 次方根,再把结果的 mm 次方求出:amn=(an)ma^{\frac{m}{n}}=\left(\sqrt[n]{a}\right)^{m}。这里 n=3n=3m=2m=2,所以先求 2727 的立方根。

273=3\sqrt[3]{27} = 3

再把这个立方根求 22 次方。

2723=32=927^{\frac{2}{3}} = 3^{2} = 9

答案

所以 2723=927^{\frac{2}{3}}=9。反过来验证:先平方得 272=72927^{2}=729729729 的立方根也是 99,说明这里先开方还是先求幂,结果都一样。

Q8[2 marks]

不用计算器,求 log496log46\log_{4}96-\log_{4}6 的值。

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log496\log_4 96log46\log_4 6 单独都不是整数,所以分开求值行不通。改用对数的除法律 logaxlogay=loga ⁣(xy)\log_{a}x-\log_{a}y=\log_{a}\!\left(\dfrac{x}{y}\right),先把它们合并成一个对数。

log496log46=log4 ⁣(966)=log416\log_{4}96-\log_{4}6 = \log_{4}\!\left(\dfrac{96}{6}\right) = \log_{4}16

现在直接按定义求 log416\log_4 16 的值:它问的是 44 的几次幂等于 1616。因为 42=164^{2}=16,所以值为 22

log416=2\log_{4}16 = 2

答案

所以 log496log46=2\log_{4}96-\log_{4}6=2。正是除法律让这道题变简单:先合并,再求一个干净的对数值。

关键方法要点

  • 指数律:同底数相乘时指数相加,相除时指数相减,把负指数 ana^{-n} 改写成 1an\frac{1}{a^{n}}
  • 指数方程:把两边写成同底数的幂,再让指数相等,若 am=ana^{m}=a^{n},则 m=nm=n
  • 根式:用 ab=ab\sqrt{ab}=\sqrt{a}\,\sqrt{b} 提取最大的完全平方因数;只有根号下的数相同的根式才能相加或相减。
  • 对数:把 logab\log_{a}b 读作「aa 的几次幂等于 bb」,用 logab=cac=b\log_{a}b=c \Leftrightarrow a^{c}=b
  • 写出每一步,采用按步给分时,即使最终答案失误,正确的方法仍能得分。

常见错误须避免

负指数不会让数变成负数,x3x^{-3}1x3\frac{1}{x^{3}},不是 x3-x^{3}。化简根式时,一定要提取最大的完全平方因数,否则会剩下仍可化简的根式。

只有「同类」根式才能合并:23+33=532\sqrt{3}+3\sqrt{3}=5\sqrt{3},但 3+2\sqrt{3}+\sqrt{2} 无法合并成一项。还要看清对数的底,log216=4\log_{2}16=4,而 log416=2\log_{4}16=2

老师如何帮助你

课堂上,我们的老师会盯住最容易丢分的地方:丢掉的负指数、只化简了一半的根式、看错的对数底数。我们让你在用每一条定律时都大声说出来,相乘就相加,相除就相减,让推理在考试之前就变成本能。

我们也不断指出这三个课题如何相连,让开方变成分数指数,让对数变成一个换了写法的幂。由于 Add Math 采用按步给分,我们训练你把每一行都写得清楚,让方法本身就能得分。

我们以英语授课,并从这里的简单题目开始,一步一步稳扎稳打地往上建立。

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常见问题

负指数到底是什么意思?

负指数把这一项送到分数的另一边:an=1ana^{-n}=\frac{1}{a^{n}}。所以 x3=1x3x^{-3}=\frac{1}{x^{3}},它的值仍是正的,指数只告诉你它属于分母。

什么时候两个根式才能相加?

只有在化简之后根号下的数相同时才能。23+33=532\sqrt{3}+3\sqrt{3}=5\sqrt{3},因为两者都是 3\sqrt{3} 的倍数;但 3+2\sqrt{3}+\sqrt{2} 保持原样,根号下的数不同。

不用计算器怎么求对数的值?

把它还原成指数关系。log216\log_{2}16 问的是「22 的几次幂等于 1616?」

;因为 24=162^{4}=16,答案是 44。用 logab=cac=b\log_{a}b=c\Leftrightarrow a^{c}=b 能又快又稳地算简单对数。

如果最终答案错了,我会失去全部分数吗?

不会。Add Math 采用按步给分,所以清楚写出的正确步骤仍能得到方法分,即使后面的失误破坏了最终数值。

来源:SRC-DSKP-EN

作者 spmaddmath.com.my 编辑团队.· 最后更新 5 September 2026

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