## 問題の内容

代数学展開因数分解公式
2025/7/15
## 問題の内容
画像に写っている2つの数式問題を解きます。
問題(4)は (2x7y)(4x2+14xy+49y2)(2x-7y)(4x^2 + 14xy + 49y^2) を展開し、問題(5)は (x1)(x+1)(x2x+1)(x2+x+1)(x-1)(x+1)(x^2-x+1)(x^2+x+1) を展開して簡単にします。
## 解き方の手順
**(4) の解き方**
この問題は、a3b3=(ab)(a2+ab+b2)a^3 - b^3 = (a-b)(a^2 + ab + b^2) という因数分解の公式を利用します。
* まず、2x=a2x = a , 7y=b7y = b とおきます。
* すると、4x2=a24x^2 = a^2, 14xy=ab14xy = ab, 49y2=b249y^2 = b^2 となり、
与式は (ab)(a2+ab+b2)(a-b)(a^2 + ab + b^2) の形をしていることがわかります。
* したがって、(2x7y)(4x2+14xy+49y2)=(2x)3(7y)3(2x-7y)(4x^2 + 14xy + 49y^2) = (2x)^3 - (7y)^3 となります。
* (2x)3=8x3(2x)^3 = 8x^3, (7y)3=343y3(7y)^3 = 343y^3 なので、答えは 8x3343y38x^3 - 343y^3 となります。
**(5) の解き方**
この問題は、(ab)(a+b)=a2b2(a-b)(a+b) = a^2 - b^2 という公式を繰り返し利用します。
* まず、(x1)(x+1)(x-1)(x+1) を計算します。(x1)(x+1)=x21(x-1)(x+1) = x^2 - 1 となります。
与式は (x21)(x2x+1)(x2+x+1)(x^2-1)(x^2-x+1)(x^2+x+1) となります。
* 次に、(x2x+1)(x2+x+1)(x^2-x+1)(x^2+x+1) を計算します。
これは x2+1x^2+1 を共通項と見て ((x2+1)x)((x2+1)+x)=(x2+1)2x2=x4+2x2+1x2=x4+x2+1((x^2+1) - x)((x^2+1) + x) = (x^2+1)^2 - x^2 = x^4 + 2x^2 + 1 - x^2 = x^4 + x^2 + 1 となります。
与式は (x21)(x4+x2+1)(x^2-1)(x^4 + x^2 + 1) となります。
* 最後に、(x21)(x4+x2+1)(x^2-1)(x^4 + x^2 + 1) を計算します。
これは x61x^6 - 1 となります。
これは、x61=(x21)(x4+x2+1)x^6-1 = (x^2-1)(x^4+x^2+1) という公式を利用しています。
## 最終的な答え
**(4) の答え**
8x3343y38x^3 - 343y^3
**(5) の答え**
x61x^6 - 1

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