与えられた6つの式を計算する問題です。 (1) $(1 + \sqrt{5} + \sqrt{6})(1 + \sqrt{5} - \sqrt{6})$ (2) $\frac{1 + \sqrt{3}}{2 - \sqrt{3}} - \frac{\sqrt{3} - 1}{\sqrt{3} + 1}$ (3) $(\sqrt{-3} + \sqrt{2})(\sqrt{-18} - \sqrt{12})$ (4) $\frac{3 + \sqrt{-2}}{3 - \sqrt{-2}} + \frac{3 - \sqrt{-2}}{3 + \sqrt{-2}}$ (5) $(1 - i)^3$ (6) $\frac{\sqrt{3} + i}{\sqrt{3} - i} - \frac{\sqrt{3} - i}{\sqrt{3} + i}$

代数学式の計算複素数平方根有理化
2025/6/26
はい、承知いたしました。与えられた数学の問題を解いていきます。

1. 問題の内容

与えられた6つの式を計算する問題です。
(1) (1+5+6)(1+56)(1 + \sqrt{5} + \sqrt{6})(1 + \sqrt{5} - \sqrt{6})
(2) 1+323313+1\frac{1 + \sqrt{3}}{2 - \sqrt{3}} - \frac{\sqrt{3} - 1}{\sqrt{3} + 1}
(3) (3+2)(1812)(\sqrt{-3} + \sqrt{2})(\sqrt{-18} - \sqrt{12})
(4) 3+232+323+2\frac{3 + \sqrt{-2}}{3 - \sqrt{-2}} + \frac{3 - \sqrt{-2}}{3 + \sqrt{-2}}
(5) (1i)3(1 - i)^3
(6) 3+i3i3i3+i\frac{\sqrt{3} + i}{\sqrt{3} - i} - \frac{\sqrt{3} - i}{\sqrt{3} + i}

2. 解き方の手順

(1)
A=1+5A = 1 + \sqrt{5}とおくと、
(A+6)(A6)=A2(6)2=(1+5)26=1+25+56=25(A + \sqrt{6})(A - \sqrt{6}) = A^2 - (\sqrt{6})^2 = (1 + \sqrt{5})^2 - 6 = 1 + 2\sqrt{5} + 5 - 6 = 2\sqrt{5}
(2)
1+323313+1=(1+3)(2+3)(23)(2+3)(31)(31)(3+1)(31)=2+3+23+343323+131=(5+33)4232=5+33(23)=3+43\frac{1 + \sqrt{3}}{2 - \sqrt{3}} - \frac{\sqrt{3} - 1}{\sqrt{3} + 1} = \frac{(1 + \sqrt{3})(2 + \sqrt{3})}{(2 - \sqrt{3})(2 + \sqrt{3})} - \frac{(\sqrt{3} - 1)(\sqrt{3} - 1)}{(\sqrt{3} + 1)(\sqrt{3} - 1)} = \frac{2 + \sqrt{3} + 2\sqrt{3} + 3}{4 - 3} - \frac{3 - 2\sqrt{3} + 1}{3 - 1} = (5 + 3\sqrt{3}) - \frac{4 - 2\sqrt{3}}{2} = 5 + 3\sqrt{3} - (2 - \sqrt{3}) = 3 + 4\sqrt{3}
(3)
3=3i\sqrt{-3} = \sqrt{3}i, 18=18i=32i\sqrt{-18} = \sqrt{18}i = 3\sqrt{2}i, 12=23\sqrt{12} = 2\sqrt{3}
(3+2)(1812)=(3i+2)(32i23)=36i229i+34i26=366i+6i26=56(\sqrt{-3} + \sqrt{2})(\sqrt{-18} - \sqrt{12}) = (\sqrt{3}i + \sqrt{2})(3\sqrt{2}i - 2\sqrt{3}) = 3\sqrt{6}i^2 - 2\sqrt{9}i + 3\sqrt{4}i - 2\sqrt{6} = -3\sqrt{6} - 6i + 6i - 2\sqrt{6} = -5\sqrt{6}
(4)
2=2i\sqrt{-2} = \sqrt{2}i
3+232+323+2=3+2i32i+32i3+2i=(3+2i)2+(32i)2(32i)(3+2i)=(9+62i2)+(962i2)9+2=7+62i+762i11=1411\frac{3 + \sqrt{-2}}{3 - \sqrt{-2}} + \frac{3 - \sqrt{-2}}{3 + \sqrt{-2}} = \frac{3 + \sqrt{2}i}{3 - \sqrt{2}i} + \frac{3 - \sqrt{2}i}{3 + \sqrt{2}i} = \frac{(3 + \sqrt{2}i)^2 + (3 - \sqrt{2}i)^2}{(3 - \sqrt{2}i)(3 + \sqrt{2}i)} = \frac{(9 + 6\sqrt{2}i - 2) + (9 - 6\sqrt{2}i - 2)}{9 + 2} = \frac{7 + 6\sqrt{2}i + 7 - 6\sqrt{2}i}{11} = \frac{14}{11}
(5)
(1i)3=(1i)2(1i)=(12i+i2)(1i)=(12i1)(1i)=2i(1i)=2i+2i2=2i2=22i(1 - i)^3 = (1 - i)^2(1 - i) = (1 - 2i + i^2)(1 - i) = (1 - 2i - 1)(1 - i) = -2i(1 - i) = -2i + 2i^2 = -2i - 2 = -2 - 2i
(6)
3+i3i3i3+i=(3+i)2(3i)2(3i)(3+i)=(3+23i1)(323i1)3+1=2+23i(223i)4=43i4=3i\frac{\sqrt{3} + i}{\sqrt{3} - i} - \frac{\sqrt{3} - i}{\sqrt{3} + i} = \frac{(\sqrt{3} + i)^2 - (\sqrt{3} - i)^2}{(\sqrt{3} - i)(\sqrt{3} + i)} = \frac{(3 + 2\sqrt{3}i - 1) - (3 - 2\sqrt{3}i - 1)}{3 + 1} = \frac{2 + 2\sqrt{3}i - (2 - 2\sqrt{3}i)}{4} = \frac{4\sqrt{3}i}{4} = \sqrt{3}i

3. 最終的な答え

(1) 252\sqrt{5}
(2) 3+433 + 4\sqrt{3}
(3) 56-5\sqrt{6}
(4) 1411\frac{14}{11}
(5) 22i-2 - 2i
(6) 3i\sqrt{3}i

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