$x = \frac{2}{\sqrt{5} + \sqrt{3}}$、$y = \frac{2}{\sqrt{5} - \sqrt{3}}$ のとき、次の式の値を求めよ。 (1) $x+y$ (2) $xy$ (3) $x^2 + y^2$ (4) $\frac{y}{x} + \frac{x}{y}$

代数学式の計算有理化平方根式の値
2025/6/10

1. 問題の内容

x=25+3x = \frac{2}{\sqrt{5} + \sqrt{3}}y=253y = \frac{2}{\sqrt{5} - \sqrt{3}} のとき、次の式の値を求めよ。
(1) x+yx+y
(2) xyxy
(3) x2+y2x^2 + y^2
(4) yx+xy\frac{y}{x} + \frac{x}{y}

2. 解き方の手順

まず、xxyy の分母を有理化します。
x=25+3=2(53)(5+3)(53)=2(53)53=2(53)2=53x = \frac{2}{\sqrt{5} + \sqrt{3}} = \frac{2(\sqrt{5} - \sqrt{3})}{(\sqrt{5} + \sqrt{3})(\sqrt{5} - \sqrt{3})} = \frac{2(\sqrt{5} - \sqrt{3})}{5 - 3} = \frac{2(\sqrt{5} - \sqrt{3})}{2} = \sqrt{5} - \sqrt{3}
y=253=2(5+3)(53)(5+3)=2(5+3)53=2(5+3)2=5+3y = \frac{2}{\sqrt{5} - \sqrt{3}} = \frac{2(\sqrt{5} + \sqrt{3})}{(\sqrt{5} - \sqrt{3})(\sqrt{5} + \sqrt{3})} = \frac{2(\sqrt{5} + \sqrt{3})}{5 - 3} = \frac{2(\sqrt{5} + \sqrt{3})}{2} = \sqrt{5} + \sqrt{3}
(1) x+y=(53)+(5+3)=25x+y = (\sqrt{5} - \sqrt{3}) + (\sqrt{5} + \sqrt{3}) = 2\sqrt{5}
(2) xy=(53)(5+3)=53=2xy = (\sqrt{5} - \sqrt{3})(\sqrt{5} + \sqrt{3}) = 5 - 3 = 2
(3) x2+y2=(x+y)22xy=(25)22(2)=4×54=204=16x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xy = (2\sqrt{5})^2 - 2(2) = 4 \times 5 - 4 = 20 - 4 = 16
(4) yx+xy=y2+x2xy=x2+y2xy=162=8\frac{y}{x} + \frac{x}{y} = \frac{y^2 + x^2}{xy} = \frac{x^2 + y^2}{xy} = \frac{16}{2} = 8

3. 最終的な答え

(1) x+y=25x+y = 2\sqrt{5}
(2) xy=2xy = 2
(3) x2+y2=16x^2 + y^2 = 16
(4) yx+xy=8\frac{y}{x} + \frac{x}{y} = 8

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