$3^{\frac{1}{5}} - 3^{-\frac{1}{5}} = 2a$のとき、次の値を求めよ。 (1) $\sqrt{1+a^2}$ (2) $(a + \sqrt{1+a^2})^5$

代数学式の計算指数根号代数
2025/7/6

1. 問題の内容

315315=2a3^{\frac{1}{5}} - 3^{-\frac{1}{5}} = 2aのとき、次の値を求めよ。
(1) 1+a2\sqrt{1+a^2}
(2) (a+1+a2)5(a + \sqrt{1+a^2})^5

2. 解き方の手順

まず、a=12(315315)a = \frac{1}{2}(3^{\frac{1}{5}} - 3^{-\frac{1}{5}})である。
(1) 1+a2\sqrt{1+a^2}を求める。
a2=14(315315)2=14(3252315315+325)=14(3252+325)a^2 = \frac{1}{4}(3^{\frac{1}{5}} - 3^{-\frac{1}{5}})^2 = \frac{1}{4}(3^{\frac{2}{5}} - 2\cdot 3^{\frac{1}{5}}3^{-\frac{1}{5}} + 3^{-\frac{2}{5}}) = \frac{1}{4}(3^{\frac{2}{5}} - 2 + 3^{-\frac{2}{5}})
1+a2=1+14(3252+325)=14(4+3252+325)=14(325+2+325)=14(315+315)21 + a^2 = 1 + \frac{1}{4}(3^{\frac{2}{5}} - 2 + 3^{-\frac{2}{5}}) = \frac{1}{4}(4 + 3^{\frac{2}{5}} - 2 + 3^{-\frac{2}{5}}) = \frac{1}{4}(3^{\frac{2}{5}} + 2 + 3^{-\frac{2}{5}}) = \frac{1}{4}(3^{\frac{1}{5}} + 3^{-\frac{1}{5}})^2
1+a2=14(315+315)2=12(315+315)\sqrt{1+a^2} = \sqrt{\frac{1}{4}(3^{\frac{1}{5}} + 3^{-\frac{1}{5}})^2} = \frac{1}{2}(3^{\frac{1}{5}} + 3^{-\frac{1}{5}})
(2) (a+1+a2)5(a + \sqrt{1+a^2})^5を求める。
a+1+a2=12(315315)+12(315+315)=12(315315+315+315)=12(2315)=315a + \sqrt{1+a^2} = \frac{1}{2}(3^{\frac{1}{5}} - 3^{-\frac{1}{5}}) + \frac{1}{2}(3^{\frac{1}{5}} + 3^{-\frac{1}{5}}) = \frac{1}{2}(3^{\frac{1}{5}} - 3^{-\frac{1}{5}} + 3^{\frac{1}{5}} + 3^{-\frac{1}{5}}) = \frac{1}{2}(2 \cdot 3^{\frac{1}{5}}) = 3^{\frac{1}{5}}
(a+1+a2)5=(315)5=3155=31=3(a + \sqrt{1+a^2})^5 = (3^{\frac{1}{5}})^5 = 3^{\frac{1}{5} \cdot 5} = 3^1 = 3

3. 最終的な答え

(1) 1+a2=12(315+315)\sqrt{1+a^2} = \frac{1}{2}(3^{\frac{1}{5}} + 3^{-\frac{1}{5}})
(2) (a+1+a2)5=3(a + \sqrt{1+a^2})^5 = 3

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