151028 初版 151028 更新
有理数の指数 2

自然数

a の n 個の積を an で表す。
表 1
x 1 2 3 4 5
ax a a2 a3 a4 a5

有理数

表 1 を補間する。
表 2
x 0 \(\dfrac{1}{3}\) \(\dfrac{2}{3}\) 1 \(\dfrac{4}{3}\) \(\dfrac{5}{3}\) 2 \(\dfrac{7}{3}\) \(\dfrac{8}{3}\) 3
ax 1 A B a C D a2 E F a3
\(A=1\times r\),  \(B=A\times r\),  \(a=B\times r\) とみなすのが妥当で
これより \(r^3=a\)
すなわち,\(r=\sqrt[3]{a}\), (参考 累乗根 )
\(a^{\frac{1}{3}}=\sqrt[3]{a}\)
これは,指数法則を乱さない。
一般に,\(a^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}\),   \(a^{\frac{m}{n}}=\sqrt[n]{a^m}\)
表 3
x 0 \(\dfrac{1}{3}\) \(\dfrac{2}{3}\) 1 \(\dfrac{4}{3}\) \(\dfrac{5}{3}\) 2 \(\dfrac{7}{3}\) \(\dfrac{8}{3}\) 3
ax 1 \(\sqrt[3]{a}\) \(\sqrt[3]{a^2}\) a \(a\sqrt[3]{a}\) \(a\sqrt[3]{a^2}\) a2 \(a^2\sqrt[3]{a}\) \(a^2\sqrt[3]{a^2}\) a3
下段は,帯分数を想起する。

実数

実数 r を極限とする有理数の数列 { rn }に対して,
ar は arn の極限値とする。