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1.1 乘方:第五种数学运算

每一种新的数学运算都是从实际生活中应运而生的,乘方也不例外。在日常生活的实际计算中,我们经常会用到乘方,比如:计算面积时要用到二次方;计算体积时要用到三次方。除此之外,在物理学中,万有引力、静电作用、磁性作用、光、声等的强度也与距离的二次方成反比;在太阳系中,行星围绕太阳旋转和卫星围绕行星旋转时,旋转周期的二次方和与旋转中心距离的三次方成正比例关系。

代数之所以又被称为“具有七种运算的算术”,就是因为在代数中,除了有人人都知道的加减乘除四种基本运算之外,还有乘方以及它的两种逆运算。

下面,我们就从代数的“第五种运算”——乘方开始,谈一谈关于代数的一些问题。

二次方和三次方在我们的日常生活中非常常见,但是,更高次的乘方也不只存在于代数练习中。比如说,工程师在计算各种材料的强度时,经常要用到四次方;工程师在求蒸馏管的直径时,甚至要用到六次方;水利学家在研究流水冲击石块的力量时,通常也要用到六次方。假设一条河的流速是另一条河的4倍,那么流速快的河对河床上的石头的冲击力就是流速慢的河的4 6 倍,即4 096倍

在研究电灯泡中的灯丝的亮度和温度之间的关系时,我们还需要用到更高次的乘方。物体在白热的情况下,总亮度依温度增高速度的12次方倍增加(这里所说的温度指从-273℃算起的“热力学温度”)。而在赤热的情况下,这个倍数将达到30次方。例如,在热力学温度下,将物体从2 000 K加热到4 000 K,此时温度增加到原来的2倍,物体的亮度则增强到了原来的2 12 倍,即4 000多倍。总亮度随温度所发生的变化在灯泡的制造中有着非常重要的意义,关于这点,我们后面会继续讲。 c3jBZmDQe06CiziY1wvDBlmpke5imLFfogShL7qcbJjnL0rm9AyVhL98T3SCBWBH

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