問題は複素数の計算です。具体的には、 (1) $(1+2i)^3$ を計算する問題と、 (2) $\frac{3i}{1+i} - \frac{5}{1-2i}$ を計算する問題があります。

代数学複素数複素数の計算複素数の演算二項定理
2025/6/8

1. 問題の内容

問題は複素数の計算です。具体的には、
(1) (1+2i)3(1+2i)^3 を計算する問題と、
(2) 3i1+i512i\frac{3i}{1+i} - \frac{5}{1-2i} を計算する問題があります。

2. 解き方の手順

(1) (1+2i)3(1+2i)^3の計算
二項定理を用いるか、展開を地道に行います。
(1+2i)3=(1+2i)(1+2i)(1+2i)(1+2i)^3 = (1+2i)(1+2i)(1+2i)
まず、 (1+2i)2(1+2i)^2を計算します。
(1+2i)2=1+4i+4i2=1+4i4=3+4i(1+2i)^2 = 1 + 4i + 4i^2 = 1+4i -4 = -3 + 4i
次に、(1+2i)3(1+2i)^3を計算します。
(1+2i)3=(1+2i)(3+4i)=3+4i6i+8i2=32i8=112i(1+2i)^3 = (1+2i)(-3+4i) = -3+4i -6i + 8i^2 = -3-2i -8 = -11-2i
(2) 3i1+i512i\frac{3i}{1+i} - \frac{5}{1-2i}の計算
各項を有理化してから計算します。
3i1+i=3i(1i)(1+i)(1i)=3i3i21i2=3i+31(1)=3+3i2=32+32i\frac{3i}{1+i} = \frac{3i(1-i)}{(1+i)(1-i)} = \frac{3i - 3i^2}{1-i^2} = \frac{3i+3}{1-(-1)} = \frac{3+3i}{2} = \frac{3}{2} + \frac{3}{2}i
512i=5(1+2i)(12i)(1+2i)=5(1+2i)14i2=5+10i1+4=5+10i5=1+2i\frac{5}{1-2i} = \frac{5(1+2i)}{(1-2i)(1+2i)} = \frac{5(1+2i)}{1-4i^2} = \frac{5+10i}{1+4} = \frac{5+10i}{5} = 1+2i
したがって、
3i1+i512i=(32+32i)(1+2i)=321+(322)i=1212i\frac{3i}{1+i} - \frac{5}{1-2i} = (\frac{3}{2} + \frac{3}{2}i) - (1+2i) = \frac{3}{2} - 1 + (\frac{3}{2}-2)i = \frac{1}{2} - \frac{1}{2}i

3. 最終的な答え

(1) (1+2i)3=112i(1+2i)^3 = -11 - 2i
(2) 3i1+i512i=1212i\frac{3i}{1+i} - \frac{5}{1-2i} = \frac{1}{2} - \frac{1}{2}i

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