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

代数学複素数式の計算
2025/5/14

1. 問題の内容

x=1+5i2x = \frac{-1 + \sqrt{5}i}{2} , y=15i2y = \frac{-1 - \sqrt{5}i}{2}のとき、次の式の値を求めよ。
(1) xy(x+y)xy(x+y)
(2) x2+y2x^2 + y^2
(3) yx+xy\frac{y}{x} + \frac{x}{y}

2. 解き方の手順

まず、xxyyの和と積を計算します。
x+y=1+5i2+15i2=1+5i15i2=22=1x+y = \frac{-1 + \sqrt{5}i}{2} + \frac{-1 - \sqrt{5}i}{2} = \frac{-1 + \sqrt{5}i -1 - \sqrt{5}i}{2} = \frac{-2}{2} = -1
xy=1+5i215i2=(1)2(5i)24=1(5i2)4=15(1)4=1+54=64=32xy = \frac{-1 + \sqrt{5}i}{2} \cdot \frac{-1 - \sqrt{5}i}{2} = \frac{(-1)^2 - (\sqrt{5}i)^2}{4} = \frac{1 - (5i^2)}{4} = \frac{1 - 5(-1)}{4} = \frac{1+5}{4} = \frac{6}{4} = \frac{3}{2}
(1) xy(x+y)=32(1)=32xy(x+y) = \frac{3}{2} \cdot (-1) = -\frac{3}{2}
(2) x2+y2=(x+y)22xy=(1)2232=13=2x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xy = (-1)^2 - 2 \cdot \frac{3}{2} = 1 - 3 = -2
(3) yx+xy=y2+x2xy=x2+y2xy=232=223=43\frac{y}{x} + \frac{x}{y} = \frac{y^2 + x^2}{xy} = \frac{x^2 + y^2}{xy} = \frac{-2}{\frac{3}{2}} = -2 \cdot \frac{2}{3} = -\frac{4}{3}

3. 最終的な答え

(1) xy(x+y)=32xy(x+y) = -\frac{3}{2}
(2) x2+y2=2x^2 + y^2 = -2
(3) yx+xy=43\frac{y}{x} + \frac{x}{y} = -\frac{4}{3}

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