專(zhuān)題01指數(shù)冪的拓展指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì)(高效培優(yōu)講義)數(shù)學(xué)北師大版2019_第1頁(yè)
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專(zhuān)題01指數(shù)冪的拓展,指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì)教學(xué)目標(biāo)1.理解根式和分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的含義,并且能進(jìn)行兩者之間的互化。2.掌握根式的性質(zhì),并能運(yùn)用根式的運(yùn)算性質(zhì)進(jìn)行根式的運(yùn)算。3.掌握實(shí)數(shù)指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì),學(xué)會(huì)化簡(jiǎn)較復(fù)雜的運(yùn)算式子。教學(xué)重難點(diǎn)1.重點(diǎn):掌握無(wú)理數(shù)、實(shí)數(shù)指數(shù)冪的計(jì)算。2.難點(diǎn):掌握根式的性質(zhì),并能運(yùn)用根式的運(yùn)算性質(zhì)進(jìn)行根式的運(yùn)算.知識(shí)點(diǎn)01整數(shù)指數(shù)冪的概念及運(yùn)算性質(zhì)(重點(diǎn))整數(shù)指數(shù)冪的概念(1)=a?2、運(yùn)算法則(1)am?a(2)am(3)am【即學(xué)即練】1.(2025高二上·黑龍江·學(xué)業(yè)考試)已知a>0,則a13aA.a(chǎn)16 B.a(chǎn)13 C.【答案】D【解析】a1故選:D2.(2425高一上·江西贛州·開(kāi)學(xué)考試)下列運(yùn)算正確的是(

)A.a(chǎn)2?aC.(3a+1)(3a-1)=9a【答案】C【解析】對(duì)于A,a2?a對(duì)于B,(-2a對(duì)于C,(3a+1)(3a-1)=9a對(duì)于D,(2a3-故選:C知識(shí)點(diǎn)02根式的概念和運(yùn)算法則(重點(diǎn))1.若xn=yn∈N*,n>1,y∈n為奇數(shù)時(shí),正數(shù)y的奇次方根有一個(gè),是正數(shù),記為ny;負(fù)數(shù)y的奇次方根有一個(gè),是負(fù)數(shù),記為ny;零的奇次方根為零,記為n為偶數(shù)時(shí),正數(shù)y的偶次方根有兩個(gè),記為±ny;負(fù)數(shù)沒(méi)有偶次方根;零的偶次方根為零,記為2.兩個(gè)等式(1)當(dāng)n>1且n∈N*時(shí),na【即學(xué)即練】1.(2425高一上·全國(guó)·課前預(yù)習(xí))下列各式正確的是(

)【答案】B對(duì)于B,由3-23對(duì)于C,由-22=2對(duì)于D,由4a4=a故選:B.2.(2425高一上·全國(guó)·課前預(yù)習(xí))求下列根式的值.(1)4((3)4(x+1【答案】(1)2(2)2(3)x+1,x(2)原式=2(3)原式=知識(shí)點(diǎn)03分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的概念和運(yùn)算法則(重難)為避免討論,我們約定a>0,n,m∈N*(1)a1n=(2)amn=((3)a【即學(xué)即練】1.(2425高一上·全國(guó)·課前預(yù)習(xí))3a?aA.a(chǎn)12 B.a(chǎn)32 C【答案】A【解析】原式=32.(2425高一上·全國(guó)·課后作業(yè))若m=2,則23?A.642 B.323 C.64 D【答案】D【解析】23知識(shí)點(diǎn)04有理數(shù)指數(shù)冪的運(yùn)算(重難)1.有理數(shù)指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì)設(shè)(1)a(2)((3)(ab當(dāng)a>0,p為無(wú)理數(shù)時(shí),ap2.指數(shù)冪的一般運(yùn)算步驟有括號(hào)先算括號(hào)里的;無(wú)括號(hào)先進(jìn)行指數(shù)運(yùn)算.負(fù)指數(shù)冪化為正指數(shù)冪的倒數(shù).底數(shù)是負(fù)數(shù),先確定符號(hào),底數(shù)是小數(shù),先要化成分?jǐn)?shù),底數(shù)是帶分?jǐn)?shù),先要化成假分?jǐn)?shù),然后要盡可能用冪的形式表示,便于用指數(shù)運(yùn)算性質(zhì).在化簡(jiǎn)運(yùn)算中,也要注意公式:a2-b2=(a-b)(a+b),(a±b【即學(xué)即練】1.(2425高一上·全國(guó)·課前預(yù)習(xí))(1)化簡(jiǎn):3a【解析】(1)3a∴x22.(2425高一上·全國(guó)·周測(cè))(1)求值:16(2)設(shè)m2x=2,且m>0,求m【解析】(1)1==2-=-(2)因?yàn)閙2x=2,且所以m=m=m知識(shí)點(diǎn)05無(wú)理數(shù)指數(shù)冪(重難)一般地,無(wú)理數(shù)指數(shù)冪aα(a>0,α定義了無(wú)理數(shù)指數(shù)冪之后,冪的指數(shù)就由原來(lái)的有理數(shù)范圍擴(kuò)充到了實(shí)數(shù)范圍.【注意事項(xiàng)】無(wú)理數(shù)指數(shù)冪的兩注意(1)它是一個(gè)確定的實(shí)數(shù);(2)它是有理數(shù)指數(shù)冪無(wú)限逼近的結(jié)果.【即學(xué)即練】1.計(jì)算:(1)(2(2)3【答案】(1)12(2)1.【解析】(1)2=3(2)原式=a2.(2425高一上·全國(guó)·周測(cè))已知函數(shù)f(1)若fx+fx(2)若gx=fx+【解析】(1)因?yàn)閒x+fx-1=3,所以(2)gx=fx所以當(dāng)t=2即x=1時(shí),取最小值為y知識(shí)點(diǎn)06實(shí)數(shù)指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì)(難點(diǎn))將指數(shù)冪從整數(shù)指數(shù)冪拓展到實(shí)數(shù)指數(shù)冪后,有以下運(yùn)算性質(zhì)成立:設(shè)a>0,r,s∈R,則(1)aras【即學(xué)即練】1.(2024秋·廣西柳州·高一柳州高級(jí)中學(xué)校考開(kāi)學(xué)考試)(1)化簡(jiǎn):aπ33(2)化簡(jiǎn):a-πb3【解析】(1)原式=a(2)原式=-題型01由根式的意義求范圍【典例1】求使等式(a-3)a2-【答案】-要使a-需a-3≤0a+3≥0解得a即實(shí)數(shù)a的取值范圍是-3,3由根式的意義求范圍對(duì)于奇次方根而言,其被開(kāi)方數(shù)為全體實(shí)數(shù),對(duì)于偶次方根而言,其被開(kāi)方數(shù)為非負(fù)數(shù),若根式位于分母位置,此時(shí)其被開(kāi)方數(shù)不能為0,根據(jù)各限制條件列不等式組即可求得參數(shù)的取值范圍.【變式11】若64a2-4a+1=【答案】D可得2a-1?0,即a?12.∴實(shí)數(shù)a的取值范圍是故選:D.【變式12】求使等式a-3a2【答案】[3,3]需a-3≤0a+3≥0,【變式13】滿(mǎn)足方程x+5-4x+1+x+10-6x+1=1【答案】無(wú)數(shù)個(gè)【解析】設(shè)x+1=t≥0,則x=故滿(mǎn)足方程x+5-4x+1+x+10-6題型02根式的化簡(jiǎn)與求值【典例2】(2024秋·江蘇南通·高一統(tǒng)考階段練習(xí))化簡(jiǎn):π-42A.1 B. C.7-2π D.2π-【答案】A【分析】利用指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì)即可得出.【解析】π-故選:A.根式的化簡(jiǎn)與求值的策略1.此類(lèi)問(wèn)題應(yīng)熟練應(yīng)用am2.當(dāng)所求根式含有多重根號(hào)時(shí),要搞清被開(kāi)方數(shù),由里向外或由外向里,用分?jǐn)?shù)指數(shù)冪寫(xiě)出,然后再用性質(zhì)進(jìn)行化簡(jiǎn).【變式21】若y=x2-4+4-【答案】2所以y=x所以x2+y=4+4=8,所以x2故答案為:2.【變式22】使得等式1+1+a=3a成立的實(shí)數(shù)【答案】8【解析】解:由題意可得,1+a≥0,所以1+1+a≥1設(shè)3a=t,則1+?1+?1+??所以3所以a=8故答案為:8【變式23】計(jì)算下列各式的值:(1)(-(2)log3【解析】(1)解:原式=(=(=-(2)解:原式=題型03有限制條件的根式的化簡(jiǎn)【答案】2故答案為:2 多重根式的化簡(jiǎn)策略對(duì)于多重根式的化簡(jiǎn),一般是設(shè)法將被開(kāi)方數(shù)化成完全n次方,再解答,或者用整體思想來(lái)解題.化簡(jiǎn)分母含有根式的式子時(shí),將分子、分母同乘以分母的有理化因式即可.【答案】2【解析】由a>b>0,a2+b設(shè)t=ab,則t>1,則解得t=2+3,(t=2故a2【變式32】若xy≠0,則等式x2A.x>0,y>0 B.x>0,y<0C.x<0,y>0 D.x<0,y<0【答案】C【解析】∵xy≠0,∴x≠0,y≠0.由x2y3>0故選C.【解析】對(duì)a12同時(shí)由a12-a-

1題型04根式與分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的互化【答案】-故答案為:-1根式與分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的互化策略根式是分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的另一種形式,因此兩者之間可以相互轉(zhuǎn)化.A.a(chǎn)B.xC.1D.2【答案】ABD【解析】對(duì)于A,a16-對(duì)于B,xa-1對(duì)于C,1-22對(duì)于D,2a3b故選:ABD.【變式42】化簡(jiǎn):(1)9(2)a3?3【解析】(1)原式=(2)原式=【變式43】計(jì)算下列各式(式中字母都是正數(shù)):(1)23(2)27(3)a-(4)23【解析】(1)原式=1+1(2)原式==5(3)原式===-(4)原式=2=1題型05指數(shù)冪的化簡(jiǎn)與求值【典例5】已知a=-827,b=1771【答案】9【解析】a=a因?yàn)閍=-827故答案為:9指數(shù)冪的化簡(jiǎn)與求值策略指數(shù)冪的四則運(yùn)算是一類(lèi)常見(jiàn)題型,其運(yùn)算順序是:有括號(hào)的先算括號(hào)里面的,無(wú)括號(hào)的先作指數(shù)運(yùn)算,再作加減乘除這四則運(yùn)算(先乘除,后加減).進(jìn)行指數(shù)冪的綜合運(yùn)算的具體方法有:冪的運(yùn)算性質(zhì)法、轉(zhuǎn)化法、湊公式法.1.冪的運(yùn)算性質(zhì)法即利用書(shū)本上所講述的三條冪的運(yùn)算性質(zhì)達(dá)到簡(jiǎn)化運(yùn)算的目的2.轉(zhuǎn)化法在指數(shù)冪的綜合運(yùn)算中,往往需要用到轉(zhuǎn)化的思想,常見(jiàn)的轉(zhuǎn)化技巧有:①小數(shù)化為分?jǐn)?shù),根式化為分?jǐn)?shù)指數(shù)冪;②如果指數(shù)是負(fù)數(shù),底數(shù)是分?jǐn)?shù),那么對(duì)調(diào)底數(shù)的分子和分母并將負(fù)指數(shù)變?yōu)檎笖?shù);③把分?jǐn)?shù)指數(shù)冪、負(fù)指數(shù)冪看成一個(gè)整體,借助有理式中的乘法公式及因式分解進(jìn)行變形根式的化簡(jiǎn)結(jié)果.【變式51】下列各式中成立的是(

)A.mn7=C.4x3+【答案】D【解析】對(duì)于A選項(xiàng),mn7=對(duì)于B選項(xiàng),12-34對(duì)于C選項(xiàng),x+y34=對(duì)于D選項(xiàng),39=32故選:D.【變式52】若fx=x23-x【答案】(0,1)所以13x>0,即x>0,故x故答案為:(0,1)【變式53】下列根式、分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的互化中,正確的是(

)【答案】CB中,x-13故選:C.題型06整體代換法解決條件求值問(wèn)題【答案】47【解析】由于9=32=這就意味著49=72=故答案為:47整體代換法解決條件求值問(wèn)題對(duì)于“條件求值”問(wèn)題一定要弄清已知與未知的聯(lián)系,然后采用“整體代換”或“化簡(jiǎn)后代換”方法求值.對(duì)冪值的計(jì)算,一般應(yīng)盡可能把冪化為底數(shù)是質(zhì)數(shù)的指數(shù)冪,再考慮同底冪的運(yùn)算法則以及乘法公式.【變式61】已知x>0,x12-x-【答案】5【解析】因?yàn)閤12-x-因?yàn)閤>0,所以x12>0,x所以x1又x-所以x1故答案為:53【變式62】已知正數(shù)m、n滿(mǎn)足3m?9n=9【答案】B【解析】因?yàn)檎龜?shù)m、n滿(mǎn)足3m?9n=9所以,2m當(dāng)且僅當(dāng)3mn=4n因此,2m+3故選:B.【變式63】若實(shí)數(shù)a、b、c滿(mǎn)足42a+12b=1【答案】15【解析】由42a+即2a+b≥16,當(dāng)且僅當(dāng)42由12可得:1+c2a+4×2b所以c=2a+b-1所以c=2a+b-1題型07解指數(shù)方程【典例7】解下列方程.【分析】(1)觀察方程的特點(diǎn),兩邊化成同底數(shù)的指數(shù)式,利用指數(shù)相等解方程;(2)利用換元法將換成,解關(guān)于的方程,再求的值.指數(shù)方程的類(lèi)型及求解策略求解指數(shù)式方程的關(guān)鍵是通過(guò)指數(shù)運(yùn)算進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)化,指數(shù)式方程常見(jiàn)的類(lèi)型有:類(lèi)型(1)通過(guò)同底法可解,類(lèi)型(2)常利用換元法求解.【變式72】解下列指數(shù)方程:題型08指數(shù)冪的等式證明問(wèn)題【典例81】證明下列恒等式.(1)(axx-y)(2)a-bc-a【分析】本題主要考查分?jǐn)?shù)指數(shù)冪與根式的化簡(jiǎn),同一道題中冪的底數(shù)均相同,這樣就為應(yīng)用運(yùn)算性質(zhì)提供了必備的條件,可用到的性質(zhì)有(xm)n=xmn,xm·xn=xm+n及nxm=xm【證明】(1)左邊=ax(x-=a=ax(y-z∴等式成立.(2)左邊=mb+c(a-=m=m(b+c)(b-∴等式成立.【典例82】已知ax3=by3=cz3,及eq\f(1,x)+eq\f(1,y)+eq\f(1,z)=1,求證(ax2+by2+cz2)eq\s\up6(\f(1,3))=aeq\s\up6(\f(1,3))+beq\s\up6(\f(1,3))+ceq\s\up6(\f(1,3)).【分析】本題考查分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的內(nèi)容和證明的有關(guān)知識(shí),以及利用“參數(shù)法”解決問(wèn)題的能力,根據(jù)已知條件ax3=by3=cz3,設(shè)一個(gè)參數(shù)t,用含有t的式子表示ax2+by2+cz2與aeq\s\up6(\f(1,3))+beq\s\up6(\f(1,3))+ceq\s\up6(\f(1,3)),從而找到(ax2+by2+cz2)eq\s\up6(\f(1,3))與aeq\s\up6(\f(1,3))+beq\s\up6(\f(1,3))+ceq\s\up6(\f(1,3))的關(guān)系,這也是解決本題的關(guān)鍵.【解析】令ax3=by3=cz3=t,則ax2=eq\f(t,x),by2=eq\f(t,y),cz2=eq\f(t,z),aeq\s\up6(\f(1,3))x=beq\s\up6(\f(1,3))y=ceq\s\up6(\f(1,3))z=teq\s\up6(\f(1,3)),∴(ax2+by2+cz2)eq\s\up6(\f(1,3))=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t,x)+\f(t,y)+\f(t,z)))eq\s\up6(\f(1,3))=teq\s\up6(\f(1,3))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)+\f(1,y)+\f(1,z)))eq\s\up6(\f(1,3)).又eq\f(1,x)+eq\f(1,y)+eq\f(1,z)=1,∴(ax2+by2+cz2)eq\s\up6(\f(1,3))=teq\s\up6(\f(1,3)).(5分)由aeq\s\up6(\f(1,3))x=beq\s\up6(\f(1,3))y=ceq\s\up6(\f(1,3))z=teq\s\up6(\f(1,3)),得aeq\s\up6(\f(1,3))=eq\f(t\s\up6(\f(1,3)),x),beq\s\up6(\f(1,3))=eq\f(t\s\up6(\f(1,3)),y),ceq\s\up6(\f(1,3))=eq\f(t\s\up6(\f(1,3)),z),∴aeq\s\up6(\f(1,3))+beq\s\up6(\f(1,3))+ceq\s\up6(\f(1,3))=eq\f(t\s\up6(\f(1,3)),x)+eq\f(t\s\up6(\f(1,3)),y)+eq\f(t\s\up6(\f(1,3)),z)=teq\s\up6(\f(1,3))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)+\f(1,y)+\f(1,z)))=teq\s\up6(\f(1,3)).∴(ax2+by2+cz2)eq\s\up6(\f(1,3))=aeq\s\up6(\f(1,3))+beq\s\up6(\f(1,3))+ceq\s\up6(\f(1,3)).指數(shù)冪等式的證明策略1.證明等式A=B的常用思路:思路一:A=C,B=CA=B.思路二:A-B=0A=B.思路三:aA=aBA=B.思路四:eq\f(A,B)=1A=B.2.有關(guān)條件等式的證明方法:對(duì)條件等式的證明問(wèn)題,首先對(duì)條件進(jìn)行化簡(jiǎn)或變形,對(duì)連等式有時(shí)要引進(jìn)字母參數(shù),設(shè)而不求,通過(guò)轉(zhuǎn)化證明等式的左右兩端相等,要注意引用分?jǐn)?shù)指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì).題型09冪的綜合應(yīng)用問(wèn)題【典例9】已知f(x)=x13-(1)求證:f(x)在(0,+∞)上是增函數(shù);(已知y=x13在R(2)分別計(jì)算f(4)5f(2)g(2)和f(9)5f(3)g(3)的值,由此概括出涉及函數(shù)f(x)和g(x)對(duì)所有不等于零的實(shí)數(shù)x都成立的一個(gè)等式,并加以證明.【分析】利用函數(shù)單調(diào)性的定義證明;(2)由特殊到一般,得到猜想,再利用冪的運(yùn)算性質(zhì)進(jìn)行證明.【解析】(1)證明:任取x1>x2>0,∵y=x13在R上是增函數(shù),∴x1又∵(x1x2)-13>0,∴f(x1)f(x2)=15(x1=15(x113x21∴f(x)在(0,+∞)上是增函數(shù).(2)經(jīng)計(jì)算知f(4)5f(2)g(2)=0,f(9)5f(3)g(3)=0,由此猜想:f(x2)5f(x)g(x)=0.證明:f(x2)5f(x)g(x)=15(x23x-23)15(x13+x-13)(x【點(diǎn)撥】本題第(2)問(wèn)所用方法為歸納法,歸納法解題的一般步驟為:(1)對(duì)特殊現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分析、歸納、整理;(2)提出帶有規(guī)律性的一般結(jié)論,即猜想;(3)檢驗(yàn)或證明猜想.冪的綜合問(wèn)題破解策略解決有關(guān)冪的綜合問(wèn)題時(shí),首先要善于觀察、分析,并對(duì)它進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸?、處理、變形,以?chuàng)設(shè)運(yùn)用公式和冪的有關(guān)性質(zhì)的條件,然后進(jìn)行化簡(jiǎn)、求值即可;其次,要注意方程思想、整體思想、化歸與轉(zhuǎn)化、換元等數(shù)學(xué)思想方法的運(yùn)用.【變式9】已知f(x)=axax,g(x)=ax+ax(a>1).(1)求[f(x)]2[g(x)]2的值;(2)設(shè)f(x)·f(y)=4,g(x)·g(y)=8,求g(x【解析】(1)[f(x)]2[g(x)]2=(axax)2(ax+ax)2=2ax·(2ax)=4.(2)∵f(x)·f(y)=4,∴(axax)(ayay)=4,∴ax+y+a(x+y)axyayx=4,即g(x+y)g(xy)=4①.∵g(x)·g(y)=8,∴(ax+ax)·(ay+ay)=8,∴ax+y+a(x+y)+axy+ayx=8,即g(x+y)+g(xy)=8②.由①②得g(x+y)=6,g(xy)=2,∴g(練基礎(chǔ)1.(2024秋·北京·高一??计谥校?4?2A.276 B.2176 C.【答案】A【解析】34故選:A2.(2425高一上·全國(guó)·周測(cè))若3m=5,3n=6,則下列式子值為A.32m-n+1 B.325m-6n C.3【答案】C【解析】因?yàn)?m=5,3n=6,所以所以12536故選:C.3.(2425高二下·天津河?xùn)|·期末)已知p:a=b,q:2a=A.充分不必要條件 B.必要不充分條件C.充要條件 D.既不充分也不必要條件【答案】A【解析】已知p:a當(dāng)a=b時(shí),a=b≥0,所以當(dāng)a=b=-則p是q的充分不必要條件.故選:A.【答案】A所以f(-x)-f1=1所以f1-f-1=-1f-所以fx+f-x故選:A5.(2425高二下·廣西·階段練習(xí))若5m=2,5n=3,A.223 B.23【答案】A【解析】因?yàn)?m=2,5n故選:A.6.(2425高一上·全國(guó)·課后作業(yè))若a,b>0,則a-1-A.12a-2+b-2 B.-【答案】D【解析】a-故選:D.7.(多選)(2025·河北衡水·高一??茧A段練習(xí))若存在實(shí)數(shù)a,b,c滿(mǎn)足等式9a4+16b=81-24a2A.-92 B.﹣272 C.9【答案】ACD【解析】由式9a4+16b=81-24又9a2-16∴c=∵a2≥0,則c的值可能為-9故選:ACD.8.(多選)(2025·山東泰安·高一泰安一中??计谥校┤粽龑?shí)數(shù)a,b滿(mǎn)足a+2b=1,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.1a+B.2a+C.a(chǎn)b有最大值1D.a(chǎn)2+【答案】AB【解析】1a+2b=(2a+4b=2aa+2b=1≥22ab,則ab≤18,當(dāng)且僅當(dāng)a=2b,即a=由a=1-2b,則a2+b所以a2+b2≥1故選:AB【答案】2【答案】2【解析】由題意可知,a<2,所以a-2<0,則6a11.(2025·江蘇·高一專(zhuān)題練習(xí))已知a1(1)a+a(2)a2【解析】(1)因?yàn)閍12+(2)因?yàn)閍+a-1=312.(2025·山東·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))計(jì)算:(1)(-(2)5【解析】(1)原式=1+=1+1(2)由根式與分?jǐn)?shù)指數(shù)冪互化運(yùn)算可得,5練提升13.(2425高三上·山東威?!て谀┮阎螦=1,2,3,4,8,B=xx1【答案】B當(dāng)x13=2故選:B.A.2 B.22 C.4 D.【答案】D所以8a+2b=故選:D.15.(2425高一上·全國(guó)·課后作業(yè))(多選)已知a-3+a3C.a(chǎn)32+【答案】ACDB.a33+C.由a-3+a3因?yàn)閍32+a-故選:ACD.16.(2024秋·江蘇泰州·高一泰州中學(xué)校考階段練習(xí))設(shè)10a=2,100b【答案】【解析】由題意可知,10故答案為:.17.(2024秋·河南洛陽(yáng)·高一??茧A段練習(xí)

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