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중201 수와 식
중2 수학 · 지수법칙과 다항식

지수법칙과 다항식의 계산

23×222^{3} \times 2^{2}는 왜 252^{5}일까요? 거듭제곱을 다루는 규칙(지수법칙)에서 출발해, 단항식의 곱셈·나눗셈과 다항식의 덧셈·뺄셈·전개까지 식 계산의 기본기를 다집니다.

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01지수법칙

거듭제곱끼리 곱하고 나눌 때의 규칙을 정리합니다.

곱셈: 지수끼리 더한다

23×22=(2×2×2)×(2×2)=252^{3} \times 2^{2} = (2 \times 2 \times 2) \times (2 \times 2) = 2^{5} 입니다. 2를 3개 곱한 것과 2개 곱한 것을 다시 곱하면 2를 모두 5개 곱한 것이 되므로, 밑이 같은 거듭제곱의 곱은 지수를 더합니다. 여기서 은 곱해지는 수(2), 지수는 곱한 횟수(3, 2)입니다.

am×an=am+na^m \times a^n = a^{m+n}

거듭제곱을 다시 거듭제곱하면 어떨까요? (23)2=23×23=26(2^{3})^{2} = 2^{3} \times 2^{3} = 2^{6} 입니다. 지수 3이 2번 더해지므로 결국 지수끼리 곱한 것과 같습니다.

(am)n=amn(a^m)^n = a^{mn}
Check

x2×x5=x7(x^{2} \times x^{5} = x^{7} (지수를 더함),(x2)5=x10(), (x^{2})^{5} = x^{10} (지수를 곱함). 둘을 헷갈리지 않도록 '곱셈은 더하기, 거듭제곱의 거듭제곱은 곱하기'로 기억하세요.

나눗셈: 지수의 크기에 따라 세 경우

25÷22=(2×2×2×2×2)/(2×2)2^{5} \div 2^{2} = (2\times 2\times 2\times 2\times 2)/(2\times 2) 에서 분모·분자의 2를 두 개씩 약분하면 232^{3}이 남습니다. 즉 밑이 같은 거듭제곱의 나눗셈은 지수를 뺍니다. 다만 지수의 크기에 따라 결과의 모양이 달라집니다.(a0). (a \ne 0)

경우am÷ana^m \div a^n
m > namna^{m-n}25÷22=232^{5} \div 2^{2} = 2^{3}
m = n123÷23=12^{3} \div 2^{3} = 1
m < n1/anm1 / a^{n-m}22÷25=1/232^{2} \div 2^{5} = 1/2^{3}
Check

x4÷x4=1x^{4} \div x^{4} = 1이지 x0x^{0}이나 0이 아닙니다. 같은 수를 같은 수로 나눈 것이므로 1입니다.

괄호: 지수를 각각에 나누어 준다

(2x)3=2x×2x×2x=23×x3=8x3(2x)^{3} = 2x \times 2x \times 2x = 2^{3} \times x^{3} = 8x^{3} 입니다. 곱의 거듭제곱은 각 인수에 지수를 나누어 줍니다. 분수의 거듭제곱도 마찬가지로 분자·분모에 각각 지수를 줍니다.

(ab)n=anbn,(ab)n=anbn(b0)(ab)^n = a^n b^n, (\frac{a}{b})^n = \frac{a^n}{b^n} (b \ne 0)
예제

(3x2)3(3x^{2})^{3}(x/2)4(x/2)^{4}를 간단히 하시오. (3x2)3=33×(x2)3=27x6,(x/2)4=x4/24=x4/16(3x^{2})^{3} = 3^{3} \times (x^{2})^{3} = 27x^{6}, (x/2)^{4} = x^{4}/2^{4} = x^{4}/16.

Check

음수의 부호에 주의합니다.(2x)2=(2)2x2=4x2. (-2x)^{2} = (-2)^{2} x^{2} = 4x^{2} 이지만,(2x)3=(2)3x3=8x3, (-2x)^{3} = (-2)^{3} x^{3} = -8x^{3} 입니다. 지수가 짝수면 +, 홀수면 −.