$x = \frac{1}{\sqrt{5}-2}$ と $y = \frac{1}{\sqrt{5}+2}$ が与えられたとき、次の式の値を求めます。 (1) $x+y$ (2) $xy$ (3) $x^2 - y^2$ (4) $\frac{x}{y} + \frac{y}{x}$

代数学式の計算有理化平方根代入展開
2025/7/13

1. 問題の内容

x=152x = \frac{1}{\sqrt{5}-2}y=15+2y = \frac{1}{\sqrt{5}+2} が与えられたとき、次の式の値を求めます。
(1) x+yx+y
(2) xyxy
(3) x2y2x^2 - y^2
(4) xy+yx\frac{x}{y} + \frac{y}{x}

2. 解き方の手順

まず、xxyyをそれぞれ有理化します。
x=152=5+2(52)(5+2)=5+254=5+2x = \frac{1}{\sqrt{5}-2} = \frac{\sqrt{5}+2}{(\sqrt{5}-2)(\sqrt{5}+2)} = \frac{\sqrt{5}+2}{5-4} = \sqrt{5}+2
y=15+2=52(5+2)(52)=5254=52y = \frac{1}{\sqrt{5}+2} = \frac{\sqrt{5}-2}{(\sqrt{5}+2)(\sqrt{5}-2)} = \frac{\sqrt{5}-2}{5-4} = \sqrt{5}-2
(1) x+y=(5+2)+(52)=25x+y = (\sqrt{5}+2) + (\sqrt{5}-2) = 2\sqrt{5}
(2) xy=(5+2)(52)=54=1xy = (\sqrt{5}+2)(\sqrt{5}-2) = 5-4 = 1
(3) x2y2=(x+y)(xy)=(25)((5+2)(52))=(25)(4)=85x^2 - y^2 = (x+y)(x-y) = (2\sqrt{5})((\sqrt{5}+2)-(\sqrt{5}-2)) = (2\sqrt{5})(4) = 8\sqrt{5}
(4) xy+yx=x2+y2xy=(x+y)22xyxy=(25)22(1)1=2021=18\frac{x}{y} + \frac{y}{x} = \frac{x^2+y^2}{xy} = \frac{(x+y)^2 - 2xy}{xy} = \frac{(2\sqrt{5})^2 - 2(1)}{1} = \frac{20-2}{1} = 18

3. 最終的な答え

(1) x+y=25x+y = 2\sqrt{5}
(2) xy=1xy = 1
(3) x2y2=85x^2 - y^2 = 8\sqrt{5}
(4) xy+yx=18\frac{x}{y} + \frac{y}{x} = 18

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