Что касается значка
, то он определяется только для натуральных
Впервые об этом слышу. Я всегда считал, что не будет ничего страшного, если написать, к примеру,
. Другое дело, что пишут обычно
. Но это вопрос удобства для того, кто пишет.
Нет. Выражение
вполне осмысленное, а вот
— нет.
Это связано с последовательностью определения понятия степени. На каждом из перечисленных ниже шагов нужно доказывать основные свойства степени, включая монотонность по показателю.
1) Степень с натуральным показателем определяется по индукции:
,
при
.
2)
(при
; основано на свойстве степени
).
3)
(основано на том же свойстве степени).
Теперь у нас есть определение степени для любого целого показателя.
4) Для
и натурального
определяем корень
-ой степени
как неотрицательное число
, удовлетворяющее условию
.
При нечётном
обычно доопределяют корень для отрицательных чисел:
при
.
5) Для рационального числа
и
определяем степень
.
6) Произвольное иррациональное число
зажимаем сверху и снизу сходящимися к нему монотонными последовательностями рациональных чисел (знаки которых предполагаем совпадающими со знаком числа
)
и определяем
(
) из условия
или
(в зависимости от возрастания-убывания).
Разумеется, здесь очень много технической работы, которой в школе в значительной степени пренебрегали. Но даже и в том виде построение было длинным.