$x = \frac{1}{\sqrt{7} + \sqrt{5}}$, $y = \frac{1}{\sqrt{7} - \sqrt{5}}$ のとき、以下の式の値を求めよ。 (1) $x+y$ (2) $xy$ (3) $x^2 + y^2$ (4) $x^2y + xy^2$

代数学式の計算有理化平方根
2025/4/18
## 数学の問題の解答

1. 問題の内容

x=17+5x = \frac{1}{\sqrt{7} + \sqrt{5}}, y=175y = \frac{1}{\sqrt{7} - \sqrt{5}} のとき、以下の式の値を求めよ。
(1) x+yx+y
(2) xyxy
(3) x2+y2x^2 + y^2
(4) x2y+xy2x^2y + xy^2

2. 解き方の手順

まず、xxyyをそれぞれ有理化する。
x=17+5=75(7+5)(75)=7575=752x = \frac{1}{\sqrt{7} + \sqrt{5}} = \frac{\sqrt{7} - \sqrt{5}}{(\sqrt{7} + \sqrt{5})(\sqrt{7} - \sqrt{5})} = \frac{\sqrt{7} - \sqrt{5}}{7-5} = \frac{\sqrt{7} - \sqrt{5}}{2}
y=175=7+5(75)(7+5)=7+575=7+52y = \frac{1}{\sqrt{7} - \sqrt{5}} = \frac{\sqrt{7} + \sqrt{5}}{(\sqrt{7} - \sqrt{5})(\sqrt{7} + \sqrt{5})} = \frac{\sqrt{7} + \sqrt{5}}{7-5} = \frac{\sqrt{7} + \sqrt{5}}{2}
(1) x+yx+y
x+y=752+7+52=75+7+52=272=7x+y = \frac{\sqrt{7} - \sqrt{5}}{2} + \frac{\sqrt{7} + \sqrt{5}}{2} = \frac{\sqrt{7} - \sqrt{5} + \sqrt{7} + \sqrt{5}}{2} = \frac{2\sqrt{7}}{2} = \sqrt{7}
(2) xyxy
xy=7527+52=(75)(7+5)4=754=24=12xy = \frac{\sqrt{7} - \sqrt{5}}{2} \cdot \frac{\sqrt{7} + \sqrt{5}}{2} = \frac{(\sqrt{7} - \sqrt{5})(\sqrt{7} + \sqrt{5})}{4} = \frac{7 - 5}{4} = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}
(3) x2+y2x^2 + y^2
x2+y2=(x+y)22xy=(7)22(12)=71=6x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xy = (\sqrt{7})^2 - 2(\frac{1}{2}) = 7 - 1 = 6
(4) x2y+xy2x^2y + xy^2
x2y+xy2=xy(x+y)=127=72x^2y + xy^2 = xy(x+y) = \frac{1}{2} \cdot \sqrt{7} = \frac{\sqrt{7}}{2}

3. 最終的な答え

(1) x+y=7x+y = \sqrt{7}
(2) xy=12xy = \frac{1}{2}
(3) x2+y2=6x^2 + y^2 = 6
(4) x2y+xy2=72x^2y + xy^2 = \frac{\sqrt{7}}{2}

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