$x = \frac{\sqrt{3} - \sqrt{2}}{\sqrt{3} + \sqrt{2}}$、$y = \frac{\sqrt{3} + \sqrt{2}}{\sqrt{3} - \sqrt{2}}$ のとき、$x+y$、$xy$、$x^2 + y^2$、$x^3 + y^3$、$x^4 + y^4$、$x^5 + y^5$ の値を求めよ。

代数学式の計算有理化対称式展開
2025/7/20
## 問題12の解答

1. 問題の内容

x=323+2x = \frac{\sqrt{3} - \sqrt{2}}{\sqrt{3} + \sqrt{2}}y=3+232y = \frac{\sqrt{3} + \sqrt{2}}{\sqrt{3} - \sqrt{2}} のとき、x+yx+yxyxyx2+y2x^2 + y^2x3+y3x^3 + y^3x4+y4x^4 + y^4x5+y5x^5 + y^5 の値を求めよ。

2. 解き方の手順

まず、xxyy をそれぞれ有理化します。
x=323+2=(32)2(3+2)(32)=326+232=526x = \frac{\sqrt{3} - \sqrt{2}}{\sqrt{3} + \sqrt{2}} = \frac{(\sqrt{3} - \sqrt{2})^2}{(\sqrt{3} + \sqrt{2})(\sqrt{3} - \sqrt{2})} = \frac{3 - 2\sqrt{6} + 2}{3 - 2} = 5 - 2\sqrt{6}
y=3+232=(3+2)2(32)(3+2)=3+26+232=5+26y = \frac{\sqrt{3} + \sqrt{2}}{\sqrt{3} - \sqrt{2}} = \frac{(\sqrt{3} + \sqrt{2})^2}{(\sqrt{3} - \sqrt{2})(\sqrt{3} + \sqrt{2})} = \frac{3 + 2\sqrt{6} + 2}{3 - 2} = 5 + 2\sqrt{6}
次に、x+yx+yxyxy を計算します。
x+y=(526)+(5+26)=10x + y = (5 - 2\sqrt{6}) + (5 + 2\sqrt{6}) = 10
xy=(526)(5+26)=25(4×6)=2524=1xy = (5 - 2\sqrt{6})(5 + 2\sqrt{6}) = 25 - (4 \times 6) = 25 - 24 = 1
次に、x2+y2x^2 + y^2x3+y3x^3 + y^3x4+y4x^4 + y^4x5+y5x^5 + y^5を計算します。
x2+y2=(x+y)22xy=1022(1)=1002=98x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xy = 10^2 - 2(1) = 100 - 2 = 98
x3+y3=(x+y)(x2xy+y2)=(x+y)((x+y)23xy)=10(1023(1))=10(1003)=10(97)=970x^3 + y^3 = (x+y)(x^2 - xy + y^2) = (x+y)((x+y)^2 - 3xy) = 10(10^2 - 3(1)) = 10(100 - 3) = 10(97) = 970
x4+y4=(x2+y2)22(xy)2=(98)22(1)2=96042=9602x^4 + y^4 = (x^2 + y^2)^2 - 2(xy)^2 = (98)^2 - 2(1)^2 = 9604 - 2 = 9602
x5+y5=(x2+y2)(x3+y3)x2y2(x+y)=(98)(970)(1)2(10)=9506010=95050x^5 + y^5 = (x^2 + y^2)(x^3 + y^3) - x^2y^2(x+y) = (98)(970) - (1)^2(10) = 95060 - 10 = 95050

3. 最終的な答え

x+y=10x+y = 10
xy=1xy = 1
x2+y2=98x^2 + y^2 = 98
x3+y3=970x^3 + y^3 = 970
x4+y4=9602x^4 + y^4 = 9602
x5+y5=95050x^5 + y^5 = 95050

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