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指数计算器
指数计算器计算任何底数的任何次幂的值。本页面涵盖所有相关主题,包括指数定律和负指数。让我们从基础知识开始。
什么是指数?
指数是表示一个数(称为底数)自乘次数的方法。它表示为底数右上角的小数字。例如:x² 表示 x 乘以自身两次,即 x × x。同样,4² = 4 × 4,等等。如果指数是 3,在例子 5³ 中,结果是 5 × 5 × 5。
如果您希望手动进行指数运算,请执行以下操作:
- 确定底数和它的指数,例如 3⁵。
- 将底数写成与指数相同的次数。3 3 3 3 3
- 在每个底数之间放置乘号。3 × 3 × 3 × 3 × 3。
- 相乘!3 × 3 × 3 × 3 × 3 = 243。
对于小数字来说,计算幂很容易,但如果底数很大或是小数,或者指数很大、为负数或分数时,就会变得复杂。在这种情况下,请不要犹豫使用我们的工具!
指数计算公式
参数说明:
base:底数(无单位),即被乘的数。
exponent:指数(无单位),表示底数乘以自身的次数。
result:结果值(无单位),即底数与指数相乘的结果。
数学原理:指数运算基于数学中的乘方概念。它描述了一个数(底数)自乘的次数(指数)。正整数指数表示普通的乘方运算,而负指数则表示其倒数的乘方运算。零指数使任何非零数的结果为 1。
示例:当 base = 2 且 exponent = 3 时,result = 2³ = 8
指数定律
如果我们想将两个具有相同底数的幂相乘会怎样?我们只需将指数相加!例如,考虑乘积 5³ × 5²。这就是:
5³ × 5² = (5 × 5 × 5) × (5 × 5) = (5 × 5 × 5 × 5 × 5) = 5⁵
由于我们首先乘以 3 个 5,然后乘以 2 个 5,总共我们乘以 5 个 5。这个性质更一般地扩展,给出了第一个指数定律:
x^n × x^m = x^(n + m)
我们类似地除幂:这次,我们减去指数。例如,考虑 5³/5²。这是:
5³/5² = (5 × 5 × 5)/(5 × 5) = 5 = 5¹
因为除数中的两个 5 与被除数中的两个 5 相消,只剩下一个 5。这给出了第二个指数定律:
x^n / x^m = x^(n - m)
负指数计算器
当指数为正数时,一切都相对简单,但如果指数为零、0 或负数会怎样?事实证明,只要它们符合上一节的两个指数定律,我们就可以考虑这样的指数!
让我们首先看看零指数:我们定义 5⁰ = 1,对于任何正数 x 替换 5 也是如此。这背后的逻辑是我们希望它满足第一个指数定律,即我们希望恒等式 5^n × 5⁰ = 5^(n + 0) = 5^n 成立。这只有在 5⁰ = 1 时才可能!
如果指数为负数,例如 5^(-4) 会怎样?然后,我们将底数 5 与其倒数 1/5 交换,并将负指数改为正数,使得 5^(-4) = (1/5)⁴。从那时起,我们照常进行。如果您想手动计算,这里有一个完整的方法:
- 确定底数和指数。
- 写出底数的倒数并将指数的符号改为正数。
- 将底数的倒数写成与指数相同的次数。
- 在每个之间放置乘号。
- 相乘并得到结果。
在我们的例子中,我们得到:
5^(-4) = (1/5)⁴ = (1/5) × (1/5) × (1/5) × (1/5) = 1/625 = 0.0016
为什么负指数的幂这样定义?根据第二个指数定律,我们希望:
5⁴ × 5^(-4) = 5^(4 - 4) = 5⁰ = 1
这只有在 5^(-4) = 1/5⁴ = (1/5)⁴ 时才可能。在指数计算器中试试负指数。
细菌细胞倍增
想看看指数如何在现实生活中出现的例子吗?欢迎来到细菌的世界!细菌通过细胞倍增繁殖,意味着一个细菌细胞分裂成两个子细胞。不同的细菌种类在不同的时间间隔分裂:例如,在最佳条件下,大肠杆菌每 20 分钟倍增一次。
这意味着在一小时内,每个大肠杆菌将分裂成 8 个子细胞:20 分钟后第一次细胞倍增后将有 2 个,40 分钟后有 4 个细胞,一小时后有 8 个。这可以使用指数计算:
- 一小时可以分解为 3 个 20 分钟的间隔;
- 每 20 分钟后,每个细胞分裂成两个;因此
- 一小时后的细胞数量是 2³ = 8。
如果我们让单个大肠杆菌细胞分裂 10 小时而不受阻碍会怎样?10 小时的时间包含 30 个 20 分钟的间隔。因此,到 10 小时期间结束时,我们的细胞将分裂成 2³⁰ = 1,073,741,824(超过十亿)个细胞!
相关主题
对底数求平方(将数字提升到 2 的幂)和开平方根是相似的概念;实际上,它们是相反的运算,这意味着一个是另一个的逆运算。如果您想对数字 6 求平方,您取 6 × 6 = 36。现在,如果您想找到两个相同数字相乘得到 36,您取 36 的平方根。这个平方根给出值 6。还可以注意到,对平方根求平方会去除根号。
同样,对底数求立方(将数字提升到 3 的幂)将给我们一个完全立方。如果您需要计算立方根,您可以使用我们的立方根计算器,这是一个优秀的工具,可以计算任何数字的立方根。
在模运算中,有专门的指数运算方法——通过幂模计算器了解更多。
此外,您可以查看我们的对数计算器,它是指数的反函数。
常见问题
6 的 4 次幂是多少?
1296。要计算 6 的 4 次幂,将其写成 6⁴ 并将四个 6 相乘。可以写成 6 × 6 × 6 × 6 = 1296。
如何乘指数?
如果您想乘指数,请确保它们具有相同的底数。然后,只需将原始指数相加以找到乘积的新指数。例如,要将 2³ 乘以 2⁵:
- 加 3 + 5 = 8。
- 将结果写成 2⁸。
- 计算为 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 = 256。
如何除指数?
您也可以除具有相同底数的指数,减去指数。要检查,让我们将 3⁷ 除以 3⁴。减去指数得到 3^(7-4) = 3³ = 3 × 3 × 3 = 27。
如何处理分数指数?
分数指数是指数为分数的指数。一般规则是像 1/n 这样的分数指数意味着取数字的 n 次根。例如,2^(1/2) 等于 √2,2^(1/3) 是 ³√2,2^(1/4) 是 ∜2,等等。
| 参数名 | 参数类型 | 默认值 | 是否必传 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| base | number | 否 | 底数(b) | |
| exponent | number | 否 | 指数(x) |
| 参数名 | 参数类型 | 默认值 | 描述 |
|---|---|---|---|
| result | number | 计算得到的结果 |
| 错误码 | 错误信息 | 描述 |
|---|---|---|
| FP00000 | 成功 | |
| FP03333 | 失败 |
参考上方对接示例
