(1) $a = \frac{2}{2\sqrt{2} - \sqrt{6}}$, $b = \frac{2}{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}$のとき、$a^2 + b^2$と$a^3 + b^3$の値を求める。 (2) $\sqrt{2}$の整数部分を$a$, 小数部分を$b$とするとき、$a^2 - ab + b^2$と$\frac{1}{b} + \frac{2}{b+2}$の値を求める。

代数学式の計算有理化平方根展開
2025/7/28

1. 問題の内容

(1) a=2226a = \frac{2}{2\sqrt{2} - \sqrt{6}}, b=222+6b = \frac{2}{2\sqrt{2} + \sqrt{6}}のとき、a2+b2a^2 + b^2a3+b3a^3 + b^3の値を求める。
(2) 2\sqrt{2}の整数部分をaa, 小数部分をbbとするとき、a2ab+b2a^2 - ab + b^21b+2b+2\frac{1}{b} + \frac{2}{b+2}の値を求める。

2. 解き方の手順

(1) まず、aabbをそれぞれ有理化する。
a=2226=2(22+6)(22)2(6)2=2(22+6)86=2(22+6)2=22+6a = \frac{2}{2\sqrt{2} - \sqrt{6}} = \frac{2(2\sqrt{2} + \sqrt{6})}{(2\sqrt{2})^2 - (\sqrt{6})^2} = \frac{2(2\sqrt{2} + \sqrt{6})}{8 - 6} = \frac{2(2\sqrt{2} + \sqrt{6})}{2} = 2\sqrt{2} + \sqrt{6}
b=222+6=2(226)(22)2(6)2=2(226)86=2(226)2=226b = \frac{2}{2\sqrt{2} + \sqrt{6}} = \frac{2(2\sqrt{2} - \sqrt{6})}{(2\sqrt{2})^2 - (\sqrt{6})^2} = \frac{2(2\sqrt{2} - \sqrt{6})}{8 - 6} = \frac{2(2\sqrt{2} - \sqrt{6})}{2} = 2\sqrt{2} - \sqrt{6}
次に、a+ba+bababを計算する。
a+b=(22+6)+(226)=42a+b = (2\sqrt{2} + \sqrt{6}) + (2\sqrt{2} - \sqrt{6}) = 4\sqrt{2}
ab=(22+6)(226)=(22)2(6)2=86=2ab = (2\sqrt{2} + \sqrt{6})(2\sqrt{2} - \sqrt{6}) = (2\sqrt{2})^2 - (\sqrt{6})^2 = 8 - 6 = 2
a2+b2=(a+b)22ab=(42)22(2)=16(2)4=324=28a^2 + b^2 = (a+b)^2 - 2ab = (4\sqrt{2})^2 - 2(2) = 16(2) - 4 = 32 - 4 = 28
a3+b3=(a+b)(a2ab+b2)=(a+b)((a+b)23ab)=(42)((42)23(2))=42(326)=42(26)=1042a^3 + b^3 = (a+b)(a^2 - ab + b^2) = (a+b)((a+b)^2 - 3ab) = (4\sqrt{2})((4\sqrt{2})^2 - 3(2)) = 4\sqrt{2}(32 - 6) = 4\sqrt{2}(26) = 104\sqrt{2}
(2) 21.414\sqrt{2} \approx 1.414より、2\sqrt{2}の整数部分はa=1a = 1, 小数部分はb=21b = \sqrt{2} - 1となる。
a2ab+b2=(1)2(1)(21)+(21)2=12+1+(222+1)=12+1+322=532a^2 - ab + b^2 = (1)^2 - (1)(\sqrt{2} - 1) + (\sqrt{2} - 1)^2 = 1 - \sqrt{2} + 1 + (2 - 2\sqrt{2} + 1) = 1 - \sqrt{2} + 1 + 3 - 2\sqrt{2} = 5 - 3\sqrt{2}
1b+2b+2=121+221+2=121+22+1=2+1(21)(2+1)+2(21)(2+1)(21)=2+121+22221=2+1+222=321\frac{1}{b} + \frac{2}{b+2} = \frac{1}{\sqrt{2} - 1} + \frac{2}{\sqrt{2} - 1 + 2} = \frac{1}{\sqrt{2} - 1} + \frac{2}{\sqrt{2} + 1} = \frac{\sqrt{2} + 1}{(\sqrt{2} - 1)(\sqrt{2} + 1)} + \frac{2(\sqrt{2} - 1)}{(\sqrt{2} + 1)(\sqrt{2} - 1)} = \frac{\sqrt{2} + 1}{2 - 1} + \frac{2\sqrt{2} - 2}{2 - 1} = \sqrt{2} + 1 + 2\sqrt{2} - 2 = 3\sqrt{2} - 1

3. 最終的な答え

(1) a2+b2=28a^2 + b^2 = 28, a3+b3=1042a^3 + b^3 = 104\sqrt{2}
(2) a2ab+b2=532a^2 - ab + b^2 = 5 - 3\sqrt{2}, 1b+2b+2=321\frac{1}{b} + \frac{2}{b+2} = 3\sqrt{2} - 1

「代数学」の関連問題

2元1次方程式が4つ与えられており、それぞれの方程式が与えられた解A($x=6, y=7$)と解B($x=5, y=-4$)を持つかどうかを調べ、解を持つ方程式の番号を答える問題です。

連立方程式一次方程式解の検証
2025/7/28

与えられた式 $4(3x-2y) - 7(2x-y)$ を簡略化して、$x$ と $y$ を含む最も簡単な形に書き換える問題です。

式の簡略化文字式の計算分配法則
2025/7/28

与えられた行列の階数(ランク)を求めます。行列は以下の通りです。 $ \begin{pmatrix} 2 & 1 & -9 & -5 \\ 2 & 1 & 0 & -2 \\ 4 & 2 & 21 &...

線形代数行列階数ランク行基本変形
2025/7/28

与えられた4つの式を因数分解する問題です。 (7) $2x^2 + xy - 3y^2$ (8) $5x^2 - 11xy + 6y^2$ (9) $6x^2 + 7xy + 2y^2$ (10) $...

因数分解二次式多項式
2025/7/28

与えられた式 $-5(x - 4y)$ を展開し、簡略化する問題です。

展開分配法則式の簡略化
2025/7/28

与えられた式 $(2a - b) - (6a - 5b)$ を計算し、最も簡単な形にすること。

式の計算同類項一次式
2025/7/28

与えられた6つの2次式を因数分解する問題です。

因数分解二次式たすき掛け
2025/7/28

4つの1次方程式①~④の中から、解が-2になるものと、解が5になるものをそれぞれ1つ選び、記号で答える問題です。

一次方程式方程式の解
2025/7/28

与えられた二次式を因数分解する問題です。 (7) $a^2 - 11a + 18$ (8) $x^2 + 6xy + 8y^2$ (9) $x^2 - 7xy - 8y^2$ (10) $a^2 - ...

因数分解二次式多項式
2025/7/28

極形式で表された複素数 $z = r(\cos\theta + i\sin\theta)$ について、$r \neq 0$ のとき、$\frac{1}{z} = \frac{1}{r}(\cos(-\...

複素数極形式逆数三角関数
2025/7/28