次の8つの複素数の計算問題を解きます。 (1) $(2-\sqrt{3}i)(2+\sqrt{3}i)$ (2) $(\sqrt{-2}+\sqrt{5})(\sqrt{-6}-\sqrt{15})$ (3) $(1+i)^3$ (4) $(\frac{1-i}{\sqrt{2}})^2$ (5) $\frac{2}{1+\sqrt{3}i}$ (6) $1+2i+\frac{1}{4i}$ (7) $\frac{\sqrt{5}+i}{\sqrt{5}-i}$ (8) $\frac{2+\sqrt{-3}}{2-\sqrt{-3}}$

代数学複素数複素数の計算共役複素数
2025/7/3
はい、承知いたしました。与えられた複素数の計算問題を解きます。

1. 問題の内容

次の8つの複素数の計算問題を解きます。
(1) (23i)(2+3i)(2-\sqrt{3}i)(2+\sqrt{3}i)
(2) (2+5)(615)(\sqrt{-2}+\sqrt{5})(\sqrt{-6}-\sqrt{15})
(3) (1+i)3(1+i)^3
(4) (1i2)2(\frac{1-i}{\sqrt{2}})^2
(5) 21+3i\frac{2}{1+\sqrt{3}i}
(6) 1+2i+14i1+2i+\frac{1}{4i}
(7) 5+i5i\frac{\sqrt{5}+i}{\sqrt{5}-i}
(8) 2+323\frac{2+\sqrt{-3}}{2-\sqrt{-3}}

2. 解き方の手順

(1) (23i)(2+3i)(2-\sqrt{3}i)(2+\sqrt{3}i)
これは和と差の積の形なので、a2b2a^2 - b^2を利用します。
(23i)(2+3i)=22(3i)2=43i2=43(1)=4+3=7(2-\sqrt{3}i)(2+\sqrt{3}i) = 2^2 - (\sqrt{3}i)^2 = 4 - 3i^2 = 4 - 3(-1) = 4 + 3 = 7
(2) (2+5)(615)(\sqrt{-2}+\sqrt{5})(\sqrt{-6}-\sqrt{15})
2=2i\sqrt{-2} = \sqrt{2}i, 6=6i\sqrt{-6} = \sqrt{6}iであるから、
(2i+5)(6i15)=12i230i+30i75=2353=73(\sqrt{2}i + \sqrt{5})(\sqrt{6}i - \sqrt{15}) = \sqrt{12}i^2 - \sqrt{30}i + \sqrt{30}i - \sqrt{75} = -2\sqrt{3} - 5\sqrt{3} = -7\sqrt{3}
(3) (1+i)3(1+i)^3
(1+i)3=(1+i)2(1+i)=(1+2i+i2)(1+i)=(1+2i1)(1+i)=2i(1+i)=2i+2i2=2i2=2+2i(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
(4) (1i2)2(\frac{1-i}{\sqrt{2}})^2
(1i2)2=(1i)2(2)2=12i+i22=12i12=2i2=i(\frac{1-i}{\sqrt{2}})^2 = \frac{(1-i)^2}{(\sqrt{2})^2} = \frac{1 - 2i + i^2}{2} = \frac{1 - 2i - 1}{2} = \frac{-2i}{2} = -i
(5) 21+3i\frac{2}{1+\sqrt{3}i}
分母の共役複素数をかけて実数化します。
21+3i=2(13i)(1+3i)(13i)=2(13i)13i2=2(13i)1+3=2(13i)4=13i2=1232i\frac{2}{1+\sqrt{3}i} = \frac{2(1-\sqrt{3}i)}{(1+\sqrt{3}i)(1-\sqrt{3}i)} = \frac{2(1-\sqrt{3}i)}{1 - 3i^2} = \frac{2(1-\sqrt{3}i)}{1 + 3} = \frac{2(1-\sqrt{3}i)}{4} = \frac{1-\sqrt{3}i}{2} = \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3}}{2}i
(6) 1+2i+14i1+2i+\frac{1}{4i}
14i=14i×4i4i=4i16i2=4i16=14i\frac{1}{4i} = \frac{1}{4i} \times \frac{-4i}{-4i} = \frac{-4i}{-16i^2} = \frac{-4i}{16} = -\frac{1}{4}i
1+2i14i=1+84i14i=1+74i1+2i-\frac{1}{4}i = 1 + \frac{8}{4}i - \frac{1}{4}i = 1 + \frac{7}{4}i
(7) 5+i5i\frac{\sqrt{5}+i}{\sqrt{5}-i}
分母の共役複素数をかけて実数化します。
5+i5i=(5+i)(5+i)(5i)(5+i)=5+25i+i25i2=5+25i15+1=4+25i6=2+5i3=23+53i\frac{\sqrt{5}+i}{\sqrt{5}-i} = \frac{(\sqrt{5}+i)(\sqrt{5}+i)}{(\sqrt{5}-i)(\sqrt{5}+i)} = \frac{5 + 2\sqrt{5}i + i^2}{5 - i^2} = \frac{5 + 2\sqrt{5}i - 1}{5 + 1} = \frac{4 + 2\sqrt{5}i}{6} = \frac{2 + \sqrt{5}i}{3} = \frac{2}{3} + \frac{\sqrt{5}}{3}i
(8) 2+323\frac{2+\sqrt{-3}}{2-\sqrt{-3}}
3=3i\sqrt{-3} = \sqrt{3}iであるから、
2+3i23i=(2+3i)(2+3i)(23i)(2+3i)=4+43i+3i243i2=4+43i34+3=1+43i7=17+437i\frac{2+\sqrt{3}i}{2-\sqrt{3}i} = \frac{(2+\sqrt{3}i)(2+\sqrt{3}i)}{(2-\sqrt{3}i)(2+\sqrt{3}i)} = \frac{4 + 4\sqrt{3}i + 3i^2}{4 - 3i^2} = \frac{4 + 4\sqrt{3}i - 3}{4 + 3} = \frac{1 + 4\sqrt{3}i}{7} = \frac{1}{7} + \frac{4\sqrt{3}}{7}i

3. 最終的な答え

(1) 7
(2) 73-7\sqrt{3}
(3) 2+2i-2+2i
(4) i-i
(5) 1232i\frac{1}{2}-\frac{\sqrt{3}}{2}i
(6) 1+74i1+\frac{7}{4}i
(7) 23+53i\frac{2}{3}+\frac{\sqrt{5}}{3}i
(8) 17+437i\frac{1}{7}+\frac{4\sqrt{3}}{7}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