$x = \frac{2}{\sqrt{3}+1}$ と $y = \frac{2}{\sqrt{3}-1}$ のとき、以下の式の値を求める問題です。 (1) $x+y$ (2) $xy$ (3) $x^2 + y^2$ (4) $x^3y + xy^3$

代数学式の計算有理化展開平方根
2025/7/3

1. 問題の内容

x=23+1x = \frac{2}{\sqrt{3}+1}y=231y = \frac{2}{\sqrt{3}-1} のとき、以下の式の値を求める問題です。
(1) x+yx+y
(2) xyxy
(3) x2+y2x^2 + y^2
(4) x3y+xy3x^3y + xy^3

2. 解き方の手順

まず、xxyyをそれぞれ簡単にします。
x=23+1=2(31)(3+1)(31)=2(31)31=2(31)2=31x = \frac{2}{\sqrt{3}+1} = \frac{2(\sqrt{3}-1)}{(\sqrt{3}+1)(\sqrt{3}-1)} = \frac{2(\sqrt{3}-1)}{3-1} = \frac{2(\sqrt{3}-1)}{2} = \sqrt{3} - 1
y=231=2(3+1)(31)(3+1)=2(3+1)31=2(3+1)2=3+1y = \frac{2}{\sqrt{3}-1} = \frac{2(\sqrt{3}+1)}{(\sqrt{3}-1)(\sqrt{3}+1)} = \frac{2(\sqrt{3}+1)}{3-1} = \frac{2(\sqrt{3}+1)}{2} = \sqrt{3} + 1
(1) x+y=(31)+(3+1)=23x+y = (\sqrt{3}-1) + (\sqrt{3}+1) = 2\sqrt{3}
(2) xy=(31)(3+1)=31=2xy = (\sqrt{3}-1)(\sqrt{3}+1) = 3 - 1 = 2
(3) x2+y2=(x+y)22xy=(23)22(2)=4(3)4=124=8x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xy = (2\sqrt{3})^2 - 2(2) = 4(3) - 4 = 12 - 4 = 8
(4) x3y+xy3=xy(x2+y2)=xy((x+y)22xy)=xy(x+y)22(xy)2=xy(x2+y2)x^3y + xy^3 = xy(x^2 + y^2) = xy((x+y)^2 - 2xy) = xy(x+y)^2 -2(xy)^2 = xy(x^2 + y^2)
または
x3y+xy3=xy(x2+y2)=28=16x^3y + xy^3 = xy(x^2+y^2) = 2 \cdot 8 = 16
または
x3y+xy3=xy(x2+y2)=xy((x+y)22xy)=2((23)22(2))=2(124)=2(8)=16x^3y + xy^3 = xy(x^2+y^2) = xy((x+y)^2-2xy) = 2((2\sqrt{3})^2 - 2(2)) = 2(12-4) = 2(8) = 16

3. 最終的な答え

(1) x+y=23x+y = 2\sqrt{3}
(2) xy=2xy = 2
(3) x2+y2=8x^2 + y^2 = 8
(4) x3y+xy3=16x^3y + xy^3 = 16

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