次の5つの式を計算する問題です。 (1) $(1+\sqrt{2}+\sqrt{3})^2$ (2) $(\sqrt{2}+\sqrt{3}+\sqrt{5})(\sqrt{2}+\sqrt{3}-\sqrt{5})$ (3) $\frac{1}{\sqrt{2}}-\frac{1}{\sqrt{8}}+\frac{1}{\sqrt{32}}$ (4) $\frac{2-\sqrt{3}}{2+\sqrt{3}}+\frac{2+\sqrt{3}}{2-\sqrt{3}}$ (5) $\frac{1}{1+\sqrt{2}} + \frac{1}{\sqrt{2}+\sqrt{3}} + \frac{1}{\sqrt{3}+2}$

代数学式の計算根号有理化展開平方根
2025/7/30

1. 問題の内容

次の5つの式を計算する問題です。
(1) (1+2+3)2(1+\sqrt{2}+\sqrt{3})^2
(2) (2+3+5)(2+35)(\sqrt{2}+\sqrt{3}+\sqrt{5})(\sqrt{2}+\sqrt{3}-\sqrt{5})
(3) 1218+132\frac{1}{\sqrt{2}}-\frac{1}{\sqrt{8}}+\frac{1}{\sqrt{32}}
(4) 232+3+2+323\frac{2-\sqrt{3}}{2+\sqrt{3}}+\frac{2+\sqrt{3}}{2-\sqrt{3}}
(5) 11+2+12+3+13+2\frac{1}{1+\sqrt{2}} + \frac{1}{\sqrt{2}+\sqrt{3}} + \frac{1}{\sqrt{3}+2}

2. 解き方の手順

(1) (1+2+3)2(1+\sqrt{2}+\sqrt{3})^2
展開して計算します。
(1+2+3)2=(1+2+3)(1+2+3)(1+\sqrt{2}+\sqrt{3})^2 = (1+\sqrt{2}+\sqrt{3})(1+\sqrt{2}+\sqrt{3})
=1+2+3+2+2+6+3+6+3= 1 + \sqrt{2} + \sqrt{3} + \sqrt{2} + 2 + \sqrt{6} + \sqrt{3} + \sqrt{6} + 3
=1+2+3+22+23+26= 1 + 2 + 3 + 2\sqrt{2} + 2\sqrt{3} + 2\sqrt{6}
=6+22+23+26= 6 + 2\sqrt{2} + 2\sqrt{3} + 2\sqrt{6}
(2) (2+3+5)(2+35)(\sqrt{2}+\sqrt{3}+\sqrt{5})(\sqrt{2}+\sqrt{3}-\sqrt{5})
A=2+3A = \sqrt{2}+\sqrt{3}とおくと、(A+5)(A5)=A2(5)2=A25(A+\sqrt{5})(A-\sqrt{5}) = A^2 - (\sqrt{5})^2 = A^2 - 5
(2+3)2=2+26+3=5+26(\sqrt{2}+\sqrt{3})^2 = 2 + 2\sqrt{6} + 3 = 5 + 2\sqrt{6}
よって、(5+26)5=26(5 + 2\sqrt{6}) - 5 = 2\sqrt{6}
(3) 1218+132\frac{1}{\sqrt{2}}-\frac{1}{\sqrt{8}}+\frac{1}{\sqrt{32}}
8=4×2=22\sqrt{8} = \sqrt{4 \times 2} = 2\sqrt{2}
32=16×2=42\sqrt{32} = \sqrt{16 \times 2} = 4\sqrt{2}
12122+142=42+142=342=328\frac{1}{\sqrt{2}} - \frac{1}{2\sqrt{2}} + \frac{1}{4\sqrt{2}} = \frac{4 - 2 + 1}{4\sqrt{2}} = \frac{3}{4\sqrt{2}} = \frac{3\sqrt{2}}{8}
(4) 232+3+2+323\frac{2-\sqrt{3}}{2+\sqrt{3}}+\frac{2+\sqrt{3}}{2-\sqrt{3}}
それぞれを有理化します。
232+3=(23)(23)(2+3)(23)=443+343=743\frac{2-\sqrt{3}}{2+\sqrt{3}} = \frac{(2-\sqrt{3})(2-\sqrt{3})}{(2+\sqrt{3})(2-\sqrt{3})} = \frac{4 - 4\sqrt{3} + 3}{4-3} = 7 - 4\sqrt{3}
2+323=(2+3)(2+3)(23)(2+3)=4+43+343=7+43\frac{2+\sqrt{3}}{2-\sqrt{3}} = \frac{(2+\sqrt{3})(2+\sqrt{3})}{(2-\sqrt{3})(2+\sqrt{3})} = \frac{4 + 4\sqrt{3} + 3}{4-3} = 7 + 4\sqrt{3}
よって、(743)+(7+43)=14(7 - 4\sqrt{3}) + (7 + 4\sqrt{3}) = 14
(5) 11+2+12+3+13+2\frac{1}{1+\sqrt{2}} + \frac{1}{\sqrt{2}+\sqrt{3}} + \frac{1}{\sqrt{3}+2}
それぞれを有理化します。
11+2=12(1+2)(12)=1212=1+2\frac{1}{1+\sqrt{2}} = \frac{1-\sqrt{2}}{(1+\sqrt{2})(1-\sqrt{2})} = \frac{1-\sqrt{2}}{1-2} = -1 + \sqrt{2}
12+3=23(2+3)(23)=2323=2+3\frac{1}{\sqrt{2}+\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{2}-\sqrt{3}}{(\sqrt{2}+\sqrt{3})(\sqrt{2}-\sqrt{3})} = \frac{\sqrt{2}-\sqrt{3}}{2-3} = -\sqrt{2} + \sqrt{3}
13+2=32(3+2)(32)=3234=3+2\frac{1}{\sqrt{3}+2} = \frac{\sqrt{3}-2}{(\sqrt{3}+2)(\sqrt{3}-2)} = \frac{\sqrt{3}-2}{3-4} = -\sqrt{3} + 2
よって、(1+2)+(2+3)+(3+2)=1+2=1(-1+\sqrt{2}) + (-\sqrt{2}+\sqrt{3}) + (-\sqrt{3}+2) = -1+2 = 1

3. 最終的な答え

(1) 6+22+23+266 + 2\sqrt{2} + 2\sqrt{3} + 2\sqrt{6}
(2) 262\sqrt{6}
(3) 328\frac{3\sqrt{2}}{8}
(4) 1414
(5) 11

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