Степені, корені й логарифми: формули з довідки НМТ
~10 хв · 9 розділів · 11 тестових запитань
Як швидко знайти й застосувати формули степенів з цілим і раціональним показником, коренів n-го степеня та логарифмів у довідці НМТ; обчислення виразів, які трапляються на тесті.
У розділі «Алгебра й початки аналізу» довідкових матеріалів НМТ є означення степеня та його властивості. Ти маєш чітко знати, де їх шукати, і вміти застосовувати миттєво.
Означення з довідки
У довідці записано:
— степінь із показником 1 дорівнює самій основі.
( множників) для натурального .
за умови .
за умови .
Розберімо приклади, які часто трапляються. Обчислимо . За означенням . Ще один приклад: .
Вирази і не мають змісту. Нуль у нульовому степені та нуль у від'ємному степені — це заборонені операції, їх не існує в математиці.
П'ять властивостей степенів
У довідці є п'ять основних властивостей для дій зі степенями, які мають однакові або різні основи. Позначимо показники і :
Властивість | Формула | Приклад |
|---|---|---|
Добуток степенів | ||
Частка степенів | ||
Степінь степеня | ||
Степінь добутку | ||
Степінь частки |
Чого в довідці немає: сума степенів
У довідці немає жодної формули для суми степенів. Поширена помилка — вважати, що . Насправді це неправда. Наприклад, , а не (). Тобто . Якщо у виразі є сума чи різниця степенів, винось спільний множник за дужки: , .
У довідці НМТ немає окремого розділу «Корені». Натомість корінь -го степеня подано через степінь із раціональним показником. Це важливо пам'ятати.
Степінь із раціональним показником:
Формула з довідки:
, де , , ,
Розгляньмо кілька прикладів:
: можна обчислити двома способами. Перший: . Другий: .
.
.
Умова у формулі обов'язкова. Наприклад, — це число існує, але записувати його як не можна, бо означення степеня з раціональним показником вимагає додатної основи.
Властивості коренів — виводимо зі степенів
Окремих рядків із властивостями коренів у довідці НМТ немає. Але їх легко отримати зі властивостей степенів. Запиши корінь як степінь і застосуй властивості:
. Приклад: .
.
Головна пастка:
У довідці є окремий рядок: . Це означає, що квадратний корінь із квадрата числа завжди дорівнює модулю цього числа. Чому? Тому що корінь парного степеня завжди невід'ємний, а квадрат числа — завжди невід'ємний. Тому результат — модуль.
, тому що
Те саме правило діє для будь-якого парного кореня: , а от для непарного показника модуль не потрібен: .
Розділ «Логарифми» в довідці НМТ починається з умов, які треба перевіряти щоразу. Запам'ятай їх як мантру.
Умови застосування
У довідці записано: , , , , .
Логарифм — це показник степеня, до якого треба піднести основу , щоб отримати число . Саме означення довідка не формулює словами — вона дає лише основну логарифмічну тотожність.
Основна логарифмічна тотожність
Це найважливіша формула. Вона означає, що логарифм і піднесення до степеня — взаємно обернені дії.
— просто й швидко.
.
.
Властивості логарифмів
У довідці є такі властивості:
Властивість | Формула | Приклад |
|---|---|---|
Логарифм основи | ||
Логарифм одиниці | ||
Логарифм добутку | ||
Логарифм частки | ||
Логарифм степеня |
Логарифм з основою
Окрема формула в довідці: , де . Вона дуже корисна, коли основа — степінь іншого числа.
: основа , число . Отже .
: основа , тому .
: основа , тому .
Позначення lg і ln
У довідці використано позначення (десятковий логарифм) і (натуральний логарифм). Довідка їх не пояснює, тому треба знати: , .
Загальної формули переходу до нової основи у довідці НМТ немає. Якщо основи — степені одного числа, використовуй формулу з . В інших випадках формулу переходу треба знати напам'ять (про це — в юніті «Формули алгебри й тригонометрії, яких немає в довідці НМТ»).
На НМТ ти матимеш доступ до довідки. Тренуйся знаходити потрібний рядок за лічені секунди. Ось п'ять виразів, які покривають усі ключові формули цього юніта.
Вираз 1:
Шукаємо в довідці рядок .
.
Далі рядок : .
Результат: .
Вираз 2:
Шукаємо рядок .
Оскільки , то , тому .
Маємо: .
Вираз 3:
Шукаємо властивість логарифма частки: .
.
Вираз 4:
Спершу властивість логарифма степеня: .
Тепер основна логарифмічна тотожність: .
Вираз 5:
Шукаємо формулу .
Основа , число . Отже .
Порада: для кожного виразу спершу назви рядок довідки, який використовуєш, а потім рахуй. На тренуванні засікай час на всі п'ять виразів — намагайся вкластися в 2–3 хвилини, щоб пошук рядка став автоматичним.
Розгляньмо чотири завдання, схожі на ті, що трапляються на НМТ. Кожне розв'язуємо покроково.
Приклад 1. Обчисліть
Завдання: вибір однієї відповіді з п'яти (А–Д).
Розв'язання. За формулою маємо . За означенням : . Добуток: .
Відповідь: 2.
Чому інші варіанти неправильні:
3 — якщо помножити 16 на 3/4, не розуміючи означення степеня з раціональним показником.
1/2 — якщо взяти , але забути піднести до куба.
−32 — якщо вважати .
32 — якщо вважати (тобто пропустити мінус у показнику).
Приклад 2. Установіть відповідність між виразом (1–3) і його значенням (А–Д)
Вирази:
Варіанти значень: А) 2; Б) 2/3; В) 2,5; Г) 3/2; Д) 4.
Розв'язання.
1) — відповідає А.
2) — відповідає В.
3) : основа , число , тому — відповідає Б.
Відповідь: 1 → А, 2 → В, 3 → Б.
Чому інші варіанти неправильні: Г) 3/2 — переплутали основу й число в логарифмі; Д) 4 — обчислили замість .
Приклад 3. Спростіть
Завдання: вибір однієї відповіді з п'яти.
Розв'язання. За формулою маємо . Оскільки , то , тому . Тоді .
Відповідь: 2.
Чому інші варіанти неправильні:
— якщо взяти корінь без модуля: .
−2 — якщо помилитися зі знаком під час розкриття модуля: , тоді .
— якщо вважати .
— якщо правильно розкрити модуль, але відняти замість додати: .
Приклад 4. Обчисліть
Завдання: вибір однієї відповіді з п'яти.
Розв'язання. Спочатку застосуємо властивість логарифма частки: .
Тепер : основа , число . За формулою : .
Сума: .
Відповідь: 1.
Чому інші варіанти неправильні:
5 — якщо вважати (забути про від'ємний показник основи).
3 — якщо забути третій доданок і зупинитися на .
−1 — якщо помилково вважати (узяти замість логарифма саме число 4 зі знаком «мінус»): .
— якщо відняти числа під логарифмом: .
Ось найпоширеніші помилки, яких припускаються учні на НМТ. Прочитай уважно — і не повторюй їх.
Забувають модуль: без модуля. Наприклад, дехто записує як , а це від'ємне число. Правильно: .
Вважають від'ємним числом: замість . Від'ємний показник не робить число від'ємним — він «перевертає» дріб.
Переносять властивості на суму: — це неправда. Так само — теж неправда. Логарифм суми не дорівнює сумі логарифмів.
Плутають з . Перше — це відношення двох логарифмів, друге — логарифм частки. Це різні речі.
У формулі множать на замість ділити. Наприклад, помилково обчислюють як замість .
Забувають умови: не існує, бо аргумент має бути додатним. не існує, бо основа не може дорівнювати 1.
Плутають степінь із раціональним показником із множенням: рахують як , хоча насправді це .
Означення й властивості степенів і коренів -го степеня належать до теми 1.1 програми НМТ («Дійсні числа (натуральні, раціональні та ірраціональні), порівняння чисел та дії з ними»). Логарифм, його властивості й основна логарифмічна тотожність — тема 1.3 («Раціональні, ірраціональні, степеневі, показникові, логарифмічні, тригонометричні вирази та їх перетворення»).
У демоваріанті НМТ-2026:
Завдання № 9 — обчислення з коренями -го степеня (вибір однієї відповіді з п'яти, 0 або 1 бал).
Завдання № 4 — найпростіше логарифмічне рівняння (вибір однієї відповіді з п'яти, 0 або 1 бал).
Завдання № 17 — відповідність «логічні пари»: значення виразів з модулем і степенями з цілим і нульовим показником. 1 бал за кожну правильну пару, до 3 балів.
Розділ «Логарифми» в довідці починається з умов , , , , . Стратегія: перш ніж застосувати будь-яку властивість логарифма, перевір ці умови. Розв'язуй у чернетці — не намагайся тримати всі кроки в голові.
Чому √(a²) дорівнює |a|, а не a?
Квадратний корінь — це арифметичний корінь, тобто завжди невід'ємне число. Квадрат будь-якого числа (додатного чи від'ємного) — завжди невід'ємний. Тому дає невід'ємне число, яке дорівнює . Наприклад, , а не .
Як обчислити log₅ 7 · log₇ 25, якщо формули переходу до нової основи в довідці немає?
Формулу переходу до нової основи треба знати напам'ять — у довідці її немає. Застосуй її: . Або простіше: , тоді .
Чи можна застосувати властивість логарифма добутку до логарифма суми?
Ні. Властивість працює тільки для добутку. Для суми немає жодної формули спрощення. Не плутай: , а — це різні числа.
Як знайти ∛2 · ∛32, якщо властивостей коренів у довідці немає?
Запиши корені як степені: , . Тоді добуток: . Або простіше: скористайся тим, що — це випливає з властивості степенів .
Що означають позначення lg і ln?
— десятковий логарифм, тобто логарифм з основою 10: . Наприклад, , . — натуральний логарифм, тобто логарифм з основою (число Ейлера, ): . Наприклад, , . Довідка НМТ використовує ці позначення, але не пояснює їх — запам'ятай.
, , при — усе це є в довідці НМТ.
Властивості коренів окремим рядком у довідці немає — виводь їх зі властивостей степенів.
Корінь парного степеня з парного степеня — модуль: , .
Основна логарифмічна тотожність: .
Логарифм добутку — сума, частки — різниця, степеня — множник .
Логарифм з основою дорівнює .
Умови , , перевіряй завжди, перш ніж застосовувати властивість логарифма.
Загальну формулу переходу до нової основи знай напам'ять — у довідці її немає.