与えられた条件(1) $a \geq 3$, (2) $1 \leq a < 3$, (3) $a < 1$ のそれぞれについて、式 $\sqrt{(a-1)^2} + \sqrt{(a-3)^2}$ の根号を外し、できるだけ簡単な形で表す問題です。

1. 問題の内容

与えられた条件(1) $a \geq 3$, (2) $1 \leq a < 3$, (3) $a < 1$ のそれぞれについて、式 $\sqrt{(a-1)^2} + \sqrt{(a-3)^2}$ の根号を外し、できるだけ簡単な形で表す問題です。

2. 解き方の手順

$\sqrt{x^2} = |x|$ であることを利用します。絶対値記号の中身が正か負かで場合分けを行います。

(1) $a \geq 3$ のとき:

このとき、$a-1 > 0$ かつ $a-3 \geq 0$ なので、

$\sqrt{(a-1)^2} = |a-1| = a-1$

$\sqrt{(a-3)^2} = |a-3| = a-3$

よって、$\sqrt{(a-1)^2} + \sqrt{(a-3)^2} = (a-1) + (a-3) = 2a - 4$

(2) $1 \leq a < 3$ のとき:

このとき、$a-1 \geq 0$ かつ $a-3 < 0$ なので、

$\sqrt{(a-1)^2} = |a-1| = a-1$

$\sqrt{(a-3)^2} = |a-3| = -(a-3) = 3-a$

よって、$\sqrt{(a-1)^2} + \sqrt{(a-3)^2} = (a-1) + (3-a) = 2$

(3) $a < 1$ のとき:

このとき、$a-1 < 0$ かつ $a-3 < 0$ なので、

$\sqrt{(a-1)^2} = |a-1| = -(a-1) = 1-a$

$\sqrt{(a-3)^2} = |a-3| = -(a-3) = 3-a$

よって、$\sqrt{(a-1)^2} + \sqrt{(a-3)^2} = (1-a) + (3-a) = 4 - 2a$

3. 最終的な答え

(1) $a \geq 3$ のとき: $2a - 4$

(2) $1 \leq a < 3$ のとき: $2$

(3) $a < 1$ のとき: $4 - 2a$