Показатель - это запись того, насколько сдвинулась запятая
Экспоненциальная запись представляет любое число как одну цифру, дробную часть и степень десяти: 4500 - это 4.5 × 10³, а 0.00032 - это 3.2 × 10⁻⁴. Мантисса всегда лежит между 1 и 10, и именно это позволяет сравнить два числа одним взглядом; а показатель - не более загадочная вещь, чем количество разрядов, которые прошла запятая.
Поэтому знак ведёт себя именно так. Сдвиг запятой ВЛЕВО уменьшает число, значит степень должна снова его увеличить: показатель положительный. Сдвиг ВПРАВО увеличивает, значит степень сжимает обратно: показатель отрицательный. Любая ошибка в экспоненциальной записи - это ошибка в этом обмене, и поэтому страница показывает движение запятой, а не только ответ.
Запись оправдывает себя в арифметике. Умножить два числа в экспоненциальной записи - это одно маленькое умножение и одно СЛОЖЕНИЕ показателей; ради этого запись и существует. Сложить их труднее, потому что степени десяти сначала нужно уравнять, и именно этот шаг почти все пропускают.
На что обратить внимание
Мантисса должна удовлетворять 1 ≤ |c| < 10. Запись 45 × 10³ даёт верное значение, но это не экспоненциальная запись; нормализованная форма - 4.5 × 10⁴.
Положительный показатель означает большое число, отрицательный - маленькое. Величина - это число пройденных разрядов, а знак - направление.
E-запись - то же самое в одну строку: 4.5e3 - это то, что показывает калькулятор, таблица или язык программирования, когда места не хватает.
Инженерная запись заставляет показатель быть кратным трём, чтобы совпадать с кило, мега, микро и нано. 0.00032 превращается в 320 × 10⁻⁶, то есть 320 микро-чего-то.
Умножение складывает показатели, деление вычитает. Сложение не делает ни того, ни другого: сначала нужно уравнять степени, и только потом складываются мантиссы.
Значащие цифры - свойство мантиссы. Запись 4.50 × 10³ заявляет три значащие цифры, 4.5 × 10³ - две, и вся разница в конечном нуле.
Как записать число в экспоненциальной записи
1
Найдите первую ненулевую цифру
В 4500 это 4, в 0.00032 это 3. Всё, что до неё, - упаковка.
2
Поставьте запятую сразу после неё
4500 становится 4.5, а 0.00032 становится 3.2. Это мантисса, и по построению она уже между 1 и 10.
3
Посчитайте, на сколько разрядов сдвинулась запятая
От 4500. до 4.5 запятая прошла 3 разряда влево. От 0.00032 до 3.2 - 4 разряда вправо.
4
Запишите степень десяти со знаком направления
Влево - плюс, вправо - минус: 4.5 × 10³ и 3.2 × 10⁻⁴. Проверьте, сдвинув запятую обратно: если не попали в исходное число, смотрите на знак.
5
Обратный переход - просто верните запятую
Положительный показатель ведёт запятую вправо, отрицательный влево, добавляя нули: 6.7 × 10⁵ - это 670000, а 8.1 × 10⁻³ - это 0.0081.
Одни и те же числа в четырёх записях
Обычная, экспоненциальная, E-запись и инженерная, которая делает показатель кратным трём, чтобы он совпадал с приставками СИ.
Число
Экспоненциальная
E-запись
Инженерная
4500
4.5 × 10³
4.5e+3
4.5 × 10³
45000
4.5 × 10⁴
4.5e+4
45 × 10³
0.00032
3.2 × 10⁻⁴
3.2e-4
320 × 10⁻⁶
299792458
2.99792458 × 10⁸
2.99792458e+8
299.792458 × 10⁶
1
1 × 10⁰
1e+0
1 × 10⁰
0.5
5 × 10⁻¹
5e-1
500 × 10⁻³
0.000000001
1 × 10⁻⁹
1e-9
1 × 10⁻⁹
602000000000000000000000
6.02 × 10²³
6.02e+23
602 × 10²¹
Разобранные примеры
4500 в экспоненциальной записи
plain
4500
Первая ненулевая цифра - 4, значит запятая идёт за ней: 4.5. Путь туда от 4500 сдвинул запятую на 3 разряда влево, значит показатель +3, а ответ 4.5 × 10³. Две значащие цифры, потому что конечные нули были лишь местодержателями.
Маленькое: 0.00032
plain
0.00032
Первая ненулевая цифра - 3. Перенос запятой сразу за неё проходит 4 разряда ВПРАВО, значит показатель отрицательный: 3.2 × 10⁻⁴. В инженерной записи это 320 × 10⁻⁶ - 320 микроединиц, именно так это произнёс бы инженер.
Обратно: 4.5e3
plain
4.5e3
Введено в экспоненциальной записи, поэтому страница идёт в другую сторону: степень +3 ведёт запятую на 3 разряда вправо, добавляя нуль, и даёт 4500. Никакого переключателя направления - форма записи сама говорит, куда вы идёте.
Умножение: (3 × 10⁴)(2 × 10⁵)
plain
3e4 × 2e5
Перемножьте мантиссы: 3 · 2 = 6. Сложите показатели: 4 + 5 = 9. Ответ 6 × 10⁹ - и это весь метод. Обратите внимание: вы ни разу не писали 30000 или 200000, а это ровно то, что даёт запись.
Когда мантисса переполняется: (5 × 10³)(4 × 10³)
plain
5e3 × 4e3
Мантиссы дают 20, показатели дают 6, значит промежуточный ответ 20 × 10⁶ - значение верное, но это не экспоненциальная запись, потому что 20 не лежит между 1 и 10. Сдвиньте запятую ещё раз: 2 × 10⁷.
Сложение: 3 × 10⁵ + 4 × 10⁴
plain
3e5 + 4e4
Показатели разные, поэтому сложить пока нечего. Перепишите меньшее в степени большего: 4 × 10⁴ - это 0.4 × 10⁵. Теперь мантиссы складываются: 3 + 0.4 = 3.4, то есть 3.4 × 10⁵. Сложить здесь показатели было бы классической ошибкой.
Частые ошибки
Перепутать знак показателя. У числа меньше 1 показатель всегда отрицательный: если 0.00032 вышло как 3.2 × 10⁴, запятая пошла не в ту сторону.
Оставить мантиссу вне диапазона от 1 до 10. Записи 20 × 10⁶ и 0.4 × 10⁵ верны посреди вычисления, но ни одна не является готовым ответом.
Складывать показатели, когда действие - сложение. Показатели складываются при УМНОЖЕНИИ. При сложении степени сначала уравнивают, и складываются только мантиссы.
Считать нули вместо пройденных разрядов. Для 4500 совпадает, для 45.67 - нет: считайте, где запятая начинает и где заканчивает.
Забыть, что мантиссы умножают и делят, а не приписывают друг к другу. (3 × 10⁴)(2 × 10⁵) - это 6 × 10⁹, а не 32 × 10⁹.
Считать 10⁰ пустым местом. 1 × 10⁰ - это 1, и это вполне законный ответ в экспоненциальной записи для числа, уже лежащего между 1 и 10.
Вопросы об экспоненциальной записи
Как перевести число в экспоненциальную запись?
Поставьте запятую сразу после первой ненулевой цифры и посчитайте, на сколько разрядов она сдвинулась. Влево - показатель положительный, вправо - отрицательный. 4500 становится 4.5 × 10³, а 0.00032 становится 3.2 × 10⁻⁴.
Чем экспоненциальная запись отличается от стандартного вида?
Это два названия одного и того же: мантисса от 1 до 10, умноженная на степень десяти. А вот инженерная запись - действительно другой вариант: там показатель принудительно делается кратным трём.
Что означает 4.5e3?
Это экспоненциальная запись в одну строку, как её показывают калькуляторы, таблицы и языки программирования: 4.5e3 значит 4.5 × 10³ = 4500. Буква e здесь - от «экспонента», а не число Эйлера; 4.5e-3 значит 4.5 × 10⁻³ = 0.0045.
Как умножать числа в экспоненциальной записи?
Перемножьте мантиссы и СЛОЖИТЕ показатели. (3 × 10⁴)(2 × 10⁵) = 6 × 10⁹. Если мантиссы дают 10 или больше, сдвиньте запятую ещё раз и увеличьте показатель: 20 × 10⁶ записывается как 2 × 10⁷.
Как складывать числа в экспоненциальной записи?
Сначала уравняйте показатели, затем сложите только мантиссы. Для 3 × 10⁵ + 4 × 10⁴ перепишите второе как 0.4 × 10⁵ и сложите: 3.4 × 10⁵. Это и есть пропускаемый шаг, а сложение показателей вместо него - классическая ошибка.
Что такое инженерная запись и зачем она нужна?
Это экспоненциальная запись с показателем, кратным трём, чтобы он совпадал с приставками СИ: 10³ кило, 10⁶ мега, 10⁻³ милли, 10⁻⁶ микро. 0.00032 становится 320 × 10⁻⁶, что инженер читает прямо как 320 микроединиц.
Почему нуль нельзя записать в экспоненциальной записи?
Потому что у него нет первой значащей цифры, после которой поставить запятую, и никакая степень десяти, умноженная на мантиссу от 1 до 10, не даст нуля. Честный ответ - нуль это особый случай, и потому страница так и говорит вместо печати 0 × 10⁰.
Сколько значащих цифр в моём ответе?
Столько, сколько показывает мантисса. Это тихое преимущество записи: в 4500 непонятно, измерены нули или они просто держат разряд, тогда как 4.5 × 10³ заявляет две значащие цифры, а 4.500 × 10³ - четыре.