実数 $a$ に対して、$A = \frac{a + \sqrt{-3}}{\sqrt{-3}\sqrt{2} + \sqrt{-2}}$ が実数となるような $a$ の値を求め、そのときの $A$ の値を求める問題です。

代数学複素数実数条件式の整理
2025/4/15

1. 問題の内容

実数 aa に対して、A=a+332+2A = \frac{a + \sqrt{-3}}{\sqrt{-3}\sqrt{2} + \sqrt{-2}} が実数となるような aa の値を求め、そのときの AA の値を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、AA の式を整理します。
3=3i\sqrt{-3} = \sqrt{3}i2=2i\sqrt{-2} = \sqrt{2}i なので、
A=a+3i3i2+2i=a+3i6i+2i=a+3i(6+2)iA = \frac{a + \sqrt{3}i}{\sqrt{3}i\sqrt{2} + \sqrt{2}i} = \frac{a + \sqrt{3}i}{\sqrt{6}i + \sqrt{2}i} = \frac{a + \sqrt{3}i}{(\sqrt{6}+\sqrt{2})i}
AA が実数となるためには、分母の ii を解消する必要があります。そのため、分母と分子に i-i をかけます。
A=(a+3i)(i)(6+2)i(i)=ai3i2(6+2)(i2)=ai+36+2=3ai6+2A = \frac{(a + \sqrt{3}i)(-i)}{(\sqrt{6}+\sqrt{2})i(-i)} = \frac{-ai - \sqrt{3}i^2}{(\sqrt{6}+\sqrt{2})(-i^2)} = \frac{-ai + \sqrt{3}}{\sqrt{6}+\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{3}-ai}{\sqrt{6}+\sqrt{2}}
AA が実数であるためには、分子の虚部(iiの係数)が0でなければなりません。つまり a=0-a = 0 となる必要があります。
したがって、a=0a = 0 です。
a=0a=0 のとき、
A=36+2=3(62)(6+2)(62)=18662=3264A = \frac{\sqrt{3}}{\sqrt{6}+\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{3}(\sqrt{6}-\sqrt{2})}{(\sqrt{6}+\sqrt{2})(\sqrt{6}-\sqrt{2})} = \frac{\sqrt{18}-\sqrt{6}}{6-2} = \frac{3\sqrt{2}-\sqrt{6}}{4}

3. 最終的な答え

a=0a = 0
A=3264A = \frac{3\sqrt{2} - \sqrt{6}}{4}
ア=0, イ=0
ウ=3√2 - √6
エ=4
A=3264A = \frac{3\sqrt{2} - \sqrt{6}}{4}

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