$x = \frac{2}{\sqrt{6}-2}$, $y = \frac{2}{\sqrt{6}+2}$ のとき、以下の値を求めよ。 (1) $x+y$ (2) $xy$ (3) $x^2+y^2$ (4) $x^3+y^3$

代数学式の計算有理化根号展開因数分解
2025/5/25

1. 問題の内容

x=262x = \frac{2}{\sqrt{6}-2}, y=26+2y = \frac{2}{\sqrt{6}+2} のとき、以下の値を求めよ。
(1) x+yx+y
(2) xyxy
(3) x2+y2x^2+y^2
(4) x3+y3x^3+y^3

2. 解き方の手順

まず、xxyyをそれぞれ有理化する。
x=262=2(6+2)(62)(6+2)=2(6+2)64=2(6+2)2=6+2x = \frac{2}{\sqrt{6}-2} = \frac{2(\sqrt{6}+2)}{(\sqrt{6}-2)(\sqrt{6}+2)} = \frac{2(\sqrt{6}+2)}{6-4} = \frac{2(\sqrt{6}+2)}{2} = \sqrt{6}+2
y=26+2=2(62)(6+2)(62)=2(62)64=2(62)2=62y = \frac{2}{\sqrt{6}+2} = \frac{2(\sqrt{6}-2)}{(\sqrt{6}+2)(\sqrt{6}-2)} = \frac{2(\sqrt{6}-2)}{6-4} = \frac{2(\sqrt{6}-2)}{2} = \sqrt{6}-2
(1) x+y=(6+2)+(62)=26x+y = (\sqrt{6}+2) + (\sqrt{6}-2) = 2\sqrt{6}
(2) xy=(6+2)(62)=(6)222=64=2xy = (\sqrt{6}+2)(\sqrt{6}-2) = (\sqrt{6})^2 - 2^2 = 6 - 4 = 2
(3) x2+y2=(x+y)22xy=(26)22(2)=4×64=244=20x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xy = (2\sqrt{6})^2 - 2(2) = 4 \times 6 - 4 = 24 - 4 = 20
(4) x3+y3=(x+y)(x2xy+y2)=(x+y)((x+y)23xy)=(26)((26)23(2))=(26)(246)=(26)(18)=366x^3 + y^3 = (x+y)(x^2 - xy + y^2) = (x+y)((x+y)^2 - 3xy) = (2\sqrt{6})((2\sqrt{6})^2 - 3(2)) = (2\sqrt{6})(24-6) = (2\sqrt{6})(18) = 36\sqrt{6}

3. 最終的な答え

(1) x+y=26x+y = 2\sqrt{6}
(2) xy=2xy = 2
(3) x2+y2=20x^2+y^2 = 20
(4) x3+y3=366x^3+y^3 = 36\sqrt{6}

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