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

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2025/5/25

1. 問題の内容

x=23+1x = \frac{2}{\sqrt{3}+1}y=231y = \frac{2}{\sqrt{3}-1} のとき、以下の値を求めます。
(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の分母を有理化します。
x=23+1=2(31)(3+1)(31)=2(31)31=2(31)2=31x = \frac{2}{\sqrt{3}+1} = \frac{2(\sqrt{3}-1)}{(\sqrt{3}+1)(\sqrt{3}-1)} = \frac{2(\sqrt{3}-1)}{3-1} = \frac{2(\sqrt{3}-1)}{2} = \sqrt{3}-1
y=231=2(3+1)(31)(3+1)=2(3+1)31=2(3+1)2=3+1y = \frac{2}{\sqrt{3}-1} = \frac{2(\sqrt{3}+1)}{(\sqrt{3}-1)(\sqrt{3}+1)} = \frac{2(\sqrt{3}+1)}{3-1} = \frac{2(\sqrt{3}+1)}{2} = \sqrt{3}+1
(1) x+y=(31)+(3+1)=23x+y = (\sqrt{3}-1) + (\sqrt{3}+1) = 2\sqrt{3}
(2) xy=(31)(3+1)=(3)212=31=2xy = (\sqrt{3}-1)(\sqrt{3}+1) = (\sqrt{3})^2 - 1^2 = 3-1 = 2
(3) x2+y2=(x+y)22xy=(23)22(2)=4(3)4=124=8x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xy = (2\sqrt{3})^2 - 2(2) = 4(3) - 4 = 12 - 4 = 8
(4) x2y+xy2=xy(x+y)=2(23)=43x^2y + xy^2 = xy(x+y) = 2(2\sqrt{3}) = 4\sqrt{3}

3. 最終的な答え

(1) x+y=23x+y = 2\sqrt{3}
(2) xy=2xy = 2
(3) x2+y2=8x^2+y^2 = 8
(4) x2y+xy2=43x^2y+xy^2 = 4\sqrt{3}

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