与えられた複素数の計算問題を解きます。具体的には、以下の4つの問題を解きます。 (1) $\frac{2-i}{3+i} - \frac{5+10i}{1-3i}$ (2) $\frac{1}{1+i} + \frac{1}{1-i}$ (3) $\frac{1-2i}{1+2i} - \frac{1+2i}{1-2i}$ (4) $\frac{\sqrt{3}+2i}{\sqrt{3}-i} + \frac{2+\sqrt{3}i}{1-\sqrt{3}i}$

代数学複素数複素数の計算四則演算
2025/7/3

1. 問題の内容

与えられた複素数の計算問題を解きます。具体的には、以下の4つの問題を解きます。
(1) 2i3+i5+10i13i\frac{2-i}{3+i} - \frac{5+10i}{1-3i}
(2) 11+i+11i\frac{1}{1+i} + \frac{1}{1-i}
(3) 12i1+2i1+2i12i\frac{1-2i}{1+2i} - \frac{1+2i}{1-2i}
(4) 3+2i3i+2+3i13i\frac{\sqrt{3}+2i}{\sqrt{3}-i} + \frac{2+\sqrt{3}i}{1-\sqrt{3}i}

2. 解き方の手順

(1) 2i3+i5+10i13i\frac{2-i}{3+i} - \frac{5+10i}{1-3i}
まず、各分数の分母を実数化します。
2i3+i=(2i)(3i)(3+i)(3i)=62i3i+i29i2=65i19+1=55i10=1i2\frac{2-i}{3+i} = \frac{(2-i)(3-i)}{(3+i)(3-i)} = \frac{6-2i-3i+i^2}{9-i^2} = \frac{6-5i-1}{9+1} = \frac{5-5i}{10} = \frac{1-i}{2}
5+10i13i=(5+10i)(1+3i)(13i)(1+3i)=5+15i+10i+30i219i2=5+25i301+9=25+25i10=5+5i2\frac{5+10i}{1-3i} = \frac{(5+10i)(1+3i)}{(1-3i)(1+3i)} = \frac{5+15i+10i+30i^2}{1-9i^2} = \frac{5+25i-30}{1+9} = \frac{-25+25i}{10} = \frac{-5+5i}{2}
したがって、
2i3+i5+10i13i=1i25+5i2=1i+55i2=66i2=33i\frac{2-i}{3+i} - \frac{5+10i}{1-3i} = \frac{1-i}{2} - \frac{-5+5i}{2} = \frac{1-i+5-5i}{2} = \frac{6-6i}{2} = 3-3i
(2) 11+i+11i\frac{1}{1+i} + \frac{1}{1-i}
11+i=1i(1+i)(1i)=1i1i2=1i1+1=1i2\frac{1}{1+i} = \frac{1-i}{(1+i)(1-i)} = \frac{1-i}{1-i^2} = \frac{1-i}{1+1} = \frac{1-i}{2}
11i=1+i(1i)(1+i)=1+i1i2=1+i1+1=1+i2\frac{1}{1-i} = \frac{1+i}{(1-i)(1+i)} = \frac{1+i}{1-i^2} = \frac{1+i}{1+1} = \frac{1+i}{2}
11+i+11i=1i2+1+i2=1i+1+i2=22=1\frac{1}{1+i} + \frac{1}{1-i} = \frac{1-i}{2} + \frac{1+i}{2} = \frac{1-i+1+i}{2} = \frac{2}{2} = 1
(3) 12i1+2i1+2i12i\frac{1-2i}{1+2i} - \frac{1+2i}{1-2i}
12i1+2i=(12i)(12i)(1+2i)(12i)=14i+4i214i2=14i41+4=34i5\frac{1-2i}{1+2i} = \frac{(1-2i)(1-2i)}{(1+2i)(1-2i)} = \frac{1-4i+4i^2}{1-4i^2} = \frac{1-4i-4}{1+4} = \frac{-3-4i}{5}
1+2i12i=(1+2i)(1+2i)(12i)(1+2i)=1+4i+4i214i2=1+4i41+4=3+4i5\frac{1+2i}{1-2i} = \frac{(1+2i)(1+2i)}{(1-2i)(1+2i)} = \frac{1+4i+4i^2}{1-4i^2} = \frac{1+4i-4}{1+4} = \frac{-3+4i}{5}
12i1+2i1+2i12i=34i53+4i5=34i+34i5=8i5\frac{1-2i}{1+2i} - \frac{1+2i}{1-2i} = \frac{-3-4i}{5} - \frac{-3+4i}{5} = \frac{-3-4i+3-4i}{5} = \frac{-8i}{5}
(4) 3+2i3i+2+3i13i\frac{\sqrt{3}+2i}{\sqrt{3}-i} + \frac{2+\sqrt{3}i}{1-\sqrt{3}i}
3+2i3i=(3+2i)(3+i)(3i)(3+i)=3+3i+23i+2i23i2=3+33i23+1=1+33i4\frac{\sqrt{3}+2i}{\sqrt{3}-i} = \frac{(\sqrt{3}+2i)(\sqrt{3}+i)}{(\sqrt{3}-i)(\sqrt{3}+i)} = \frac{3+\sqrt{3}i+2\sqrt{3}i+2i^2}{3-i^2} = \frac{3+3\sqrt{3}i-2}{3+1} = \frac{1+3\sqrt{3}i}{4}
2+3i13i=(2+3i)(1+3i)(13i)(1+3i)=2+23i+3i+3i213i2=2+33i31+3=1+33i4\frac{2+\sqrt{3}i}{1-\sqrt{3}i} = \frac{(2+\sqrt{3}i)(1+\sqrt{3}i)}{(1-\sqrt{3}i)(1+\sqrt{3}i)} = \frac{2+2\sqrt{3}i+\sqrt{3}i+3i^2}{1-3i^2} = \frac{2+3\sqrt{3}i-3}{1+3} = \frac{-1+3\sqrt{3}i}{4}
3+2i3i+2+3i13i=1+33i4+1+33i4=1+33i1+33i4=63i4=33i2\frac{\sqrt{3}+2i}{\sqrt{3}-i} + \frac{2+\sqrt{3}i}{1-\sqrt{3}i} = \frac{1+3\sqrt{3}i}{4} + \frac{-1+3\sqrt{3}i}{4} = \frac{1+3\sqrt{3}i-1+3\sqrt{3}i}{4} = \frac{6\sqrt{3}i}{4} = \frac{3\sqrt{3}i}{2}

3. 最終的な答え

(1) 33i3-3i
(2) 11
(3) 85i-\frac{8}{5}i
(4) 332i\frac{3\sqrt{3}}{2}i

「代数学」の関連問題

数列$\{a_n\}$の初項から第$n$項までの和$S_n$が$S_n = n^2 - 4n$で与えられているとき、その数列の一般項$a_n$を求めよ。

数列一般項漸化式
2025/7/3

次の計算をしなさい。 (1) $7(5x+4y)$ (2) $-4(2a-3b)$ (3) $(12x-16y) \times \frac{1}{4}$ (4) $(-8x+6y) \div 2$ (...

式の計算分配法則多項式
2025/7/3

与えられた式 $(x^4 + 1)(x^2 + 1)(x+1)(x-1)$ を展開せよ。

多項式の展開因数分解式の計算代数
2025/7/3

与えられた不等式 $|2x - 3| < 7$ を解いて、$x$ の範囲を求めます。

絶対値不等式一次不等式
2025/7/3

次の和を求めよ。 $\sum_{k=1}^n (3k-1)^2 = 2^2 + 5^2 + 8^2 + \dots + (3n-1)^2$

数列シグマ展開公式
2025/7/3

与えられた式 $(\sqrt{5} + 5\sqrt{2})(2\sqrt{5} - \sqrt{2})$ を計算して簡単にします。

式の計算平方根展開
2025/7/3

$10 = k \times a \times 10$ という式が与えられています。ここで、$k$ と $a$ は変数です。$k$を$a$を用いて表す、あるいは$a$を$k$を用いて表す問題と考えられ...

方程式変数式の変形代数
2025/7/3

放物線 $y = ax^2 + bx + c$ の頂点の座標が $(1, -3)$ であり、点 $(0, -1)$ を通るとき、$a, b, c$ の値を求める。

二次関数放物線頂点一般形式の展開
2025/7/3

次の和を計算する問題です。 $\sum_{k=1}^{n} (2k - 6)$

シグマ数列計算
2025/7/3

A, B, Cが毎月末に10,000円ずつ積立貯金をしている。現在の貯金額はAが560,000円、Bが150,000円、Cが100,000円である。BとCの貯金の合計金額の2倍が、Aの貯金額と同額にな...

方程式一次方程式文章問題
2025/7/3