この計算機でできること
「指数を簡単にする計算機」は、指数法則の基本となる3つのルール(積の法則・商の法則・累乗の法則)を使って、同じ底をもつ2つの累乗を1つの簡単な形にまとめます。さらに計算結果の数値も求められるので、宿題の答え合わせや式変形の確認がその場でできます。
使い方
共通の底 \(a\) を入力し、行いたい演算を選び、2つの指数 \(m\) と \(n\) を入力します。すると、\(a\) を1つの指数で表した簡約後の式と、その小数値が表示されます。
- 積 — \(a^{m} \cdot a^{n}\) の場合
- 商 — \(a^{m} / a^{n}\) の場合
- 累乗 — \(\left(a^{m}\right)^{n}\) の場合
公式の解説
3つのルールはいずれも、指数が「同じ底を何回かけ合わせるか」を表しているという考え方にもとづいています。累乗どうしのかけ算では指数を足します:
$$a^{m} \cdot a^{n} = a^{\,m+n}$$わり算では指数を引きます:
$$\frac{a^{m}}{a^{n}} = a^{\,m-n}$$累乗をさらに累乗するときは指数をかけ合わせます:
$$\left(a^{m}\right)^{n} = a^{\,m \times n}$$これらは任意の実数の底・指数で成り立ちます(わり算では \(a \neq 0\))。
計算例
\(2^{3} \cdot 2^{2}\) を簡単にしてみましょう。積の法則で指数を足すと \(3 + 2 = 5\) となり、結果は
$$2^{5} = 32$$です。一方、\(\left(2^{3}\right)^{2}\) の場合は累乗の法則で \(3 \times 2 = 6\) となるので、
$$2^{6} = 64$$になります。
よくある質問
底は同じでなければいけませんか? はい。積の法則と商の法則は、2つの累乗が同じ底をもつ場合にのみ使えます。
負の指数や分数の指数も使えますか? 使えます。これらの法則は任意の実数の指数で成り立ちます。数値は分数や小数になることもあります。
底が0のときはどうなりますか? わり算や負の指数では、底を0にするのは避けてください。値が定義できなくなるためです。