$x = \frac{3}{\sqrt{5}+\sqrt{2}}$、 $y = \frac{3}{\sqrt{5}-\sqrt{2}}$ のとき、以下の式の値を求めます。 (i) $x+y$ (ii) $xy$ (iii) $x^2+y^2$ (iv) $x^3+y^3$

代数学式の計算有理化平方根式の値
2025/5/21

1. 問題の内容

x=35+2x = \frac{3}{\sqrt{5}+\sqrt{2}}y=352y = \frac{3}{\sqrt{5}-\sqrt{2}} のとき、以下の式の値を求めます。
(i) x+yx+y
(ii) xyxy
(iii) x2+y2x^2+y^2
(iv) x3+y3x^3+y^3

2. 解き方の手順

まず、xxyyを有理化します。
x=35+2=3(52)(5+2)(52)=3(52)52=52x = \frac{3}{\sqrt{5}+\sqrt{2}} = \frac{3(\sqrt{5}-\sqrt{2})}{(\sqrt{5}+\sqrt{2})(\sqrt{5}-\sqrt{2})} = \frac{3(\sqrt{5}-\sqrt{2})}{5-2} = \sqrt{5}-\sqrt{2}
y=352=3(5+2)(52)(5+2)=3(5+2)52=5+2y = \frac{3}{\sqrt{5}-\sqrt{2}} = \frac{3(\sqrt{5}+\sqrt{2})}{(\sqrt{5}-\sqrt{2})(\sqrt{5}+\sqrt{2})} = \frac{3(\sqrt{5}+\sqrt{2})}{5-2} = \sqrt{5}+\sqrt{2}
(i) x+y=(52)+(5+2)=25x+y = (\sqrt{5}-\sqrt{2})+(\sqrt{5}+\sqrt{2}) = 2\sqrt{5}
(ii) xy=(52)(5+2)=52=3xy = (\sqrt{5}-\sqrt{2})(\sqrt{5}+\sqrt{2}) = 5-2 = 3
(iii) x2+y2=(x+y)22xy=(25)22(3)=4(5)6=206=14x^2+y^2 = (x+y)^2 - 2xy = (2\sqrt{5})^2 - 2(3) = 4(5)-6 = 20-6 = 14
(iv) x3+y3=(x+y)(x2xy+y2)=(x+y)((x+y)23xy)=(25)((25)23(3))=(25)(209)=25(11)=225x^3+y^3 = (x+y)(x^2-xy+y^2) = (x+y)((x+y)^2-3xy) = (2\sqrt{5})((2\sqrt{5})^2-3(3)) = (2\sqrt{5})(20-9) = 2\sqrt{5}(11) = 22\sqrt{5}

3. 最終的な答え

(i) x+y=25x+y = 2\sqrt{5}
(ii) xy=3xy = 3
(iii) x2+y2=14x^2+y^2 = 14
(iv) x3+y3=225x^3+y^3 = 22\sqrt{5}

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