$a = \frac{\sqrt{2}+1}{\sqrt{2}-1}$、$b = |2\sqrt{2}-3|$ とするとき、 (1) $a$ の分母を有理化し、簡単にせよ。 (2) $a+b$ の値を求めよ。また、$(\sqrt{a}+\sqrt{b})^2$ の値を求めよ。 (3) $\frac{\sqrt{2a}-\sqrt{b}}{\sqrt{a}+\sqrt{b}} - \frac{\sqrt{a}+\sqrt{2b}}{\sqrt{a}-\sqrt{b}}$ の値を求めよ。

代数学根号有理化式の計算絶対値
2025/6/22
はい、承知いたしました。以下の形式で回答します。

1. 問題の内容

a=2+121a = \frac{\sqrt{2}+1}{\sqrt{2}-1}b=223b = |2\sqrt{2}-3| とするとき、
(1) aa の分母を有理化し、簡単にせよ。
(2) a+ba+b の値を求めよ。また、(a+b)2(\sqrt{a}+\sqrt{b})^2 の値を求めよ。
(3) 2aba+ba+2bab\frac{\sqrt{2a}-\sqrt{b}}{\sqrt{a}+\sqrt{b}} - \frac{\sqrt{a}+\sqrt{2b}}{\sqrt{a}-\sqrt{b}} の値を求めよ。

2. 解き方の手順

(1) aa の分母を有理化する。
a=2+121=(2+1)(2+1)(21)(2+1)=(2+1)221=(2+1)2=2+22+1=3+22a = \frac{\sqrt{2}+1}{\sqrt{2}-1} = \frac{(\sqrt{2}+1)(\sqrt{2}+1)}{(\sqrt{2}-1)(\sqrt{2}+1)} = \frac{(\sqrt{2}+1)^2}{2-1} = (\sqrt{2}+1)^2 = 2+2\sqrt{2}+1 = 3+2\sqrt{2}
(2) b=223b = |2\sqrt{2}-3| の値を求める。
22=82\sqrt{2} = \sqrt{8} であり、3=93 = \sqrt{9} なので、22<32\sqrt{2} < 3 である。
したがって、b=223=322b = |2\sqrt{2}-3| = 3 - 2\sqrt{2}
a+b=(3+22)+(322)=6a+b = (3+2\sqrt{2}) + (3-2\sqrt{2}) = 6
(a+b)2=a+2ab+b=a+b+2ab=6+2(3+22)(322)=6+29(4×2)=6+298=6+21=6+2=8(\sqrt{a}+\sqrt{b})^2 = a + 2\sqrt{ab} + b = a+b+2\sqrt{ab} = 6 + 2\sqrt{(3+2\sqrt{2})(3-2\sqrt{2})} = 6 + 2\sqrt{9 - (4 \times 2)} = 6 + 2\sqrt{9-8} = 6 + 2\sqrt{1} = 6+2 = 8
(3) 2aba+ba+2bab\frac{\sqrt{2a}-\sqrt{b}}{\sqrt{a}+\sqrt{b}} - \frac{\sqrt{a}+\sqrt{2b}}{\sqrt{a}-\sqrt{b}} の値を求める。
まず、2a=2(3+22)=6+422a = 2(3+2\sqrt{2}) = 6+4\sqrt{2}
2a=6+42=(2+2)2=2+2\sqrt{2a} = \sqrt{6+4\sqrt{2}} = \sqrt{(2+\sqrt{2})^2} = 2+\sqrt{2}
2b=2(322)=6422b = 2(3-2\sqrt{2}) = 6-4\sqrt{2}
2b=642=(22)2=22\sqrt{2b} = \sqrt{6-4\sqrt{2}} = \sqrt{(2-\sqrt{2})^2} = 2-\sqrt{2}
a=3+22=(1+2)2=1+2\sqrt{a} = \sqrt{3+2\sqrt{2}} = \sqrt{(1+\sqrt{2})^2} = 1+\sqrt{2}
b=322=(12)2=(21)2=21\sqrt{b} = \sqrt{3-2\sqrt{2}} = \sqrt{(1-\sqrt{2})^2} = \sqrt{(\sqrt{2}-1)^2} = \sqrt{2}-1
2aba+ba+2bab=(2+2)(21)(1+2)+(21)(1+2)+(22)(1+2)(21)=32232=32432=3264\frac{\sqrt{2a}-\sqrt{b}}{\sqrt{a}+\sqrt{b}} - \frac{\sqrt{a}+\sqrt{2b}}{\sqrt{a}-\sqrt{b}} = \frac{(2+\sqrt{2})-(\sqrt{2}-1)}{(1+\sqrt{2})+(\sqrt{2}-1)} - \frac{(1+\sqrt{2})+(2-\sqrt{2})}{(1+\sqrt{2})-(\sqrt{2}-1)} = \frac{3}{2\sqrt{2}} - \frac{3}{2} = \frac{3\sqrt{2}}{4} - \frac{3}{2} = \frac{3\sqrt{2}-6}{4}
2aba+ba+2bab=(2ab)(ab)(a+2b)(a+b)(a+b)(ab)=2aa2abba+b(a+ab+2ab+2bb)ab=2ab(2a+a)+baab(1+2)2bab=2aa+bb(2a+a)ab(1+2)2bab\frac{\sqrt{2a}-\sqrt{b}}{\sqrt{a}+\sqrt{b}} - \frac{\sqrt{a}+\sqrt{2b}}{\sqrt{a}-\sqrt{b}} = \frac{(\sqrt{2a}-\sqrt{b})(\sqrt{a}-\sqrt{b}) - (\sqrt{a}+\sqrt{2b})(\sqrt{a}+\sqrt{b})}{(\sqrt{a}+\sqrt{b})(\sqrt{a}-\sqrt{b})} = \frac{\sqrt{2a}\sqrt{a} - \sqrt{2a}\sqrt{b} - \sqrt{b}\sqrt{a} + b - (a + \sqrt{ab} + \sqrt{2ab} + \sqrt{2b} \sqrt{b})}{a-b} = \frac{\sqrt{2}a-\sqrt{b}(\sqrt{2a}+\sqrt{a})+b - a - \sqrt{ab}(1+\sqrt{2}) - \sqrt{2}b}{a-b} = \frac{\sqrt{2}a - a+b -\sqrt{b}(\sqrt{2a}+\sqrt{a}) - \sqrt{ab}(1+\sqrt{2})-\sqrt{2}b}{a-b}
a=3+22,b=322,ab=42,a+b=6a=3+2\sqrt{2},b=3-2\sqrt{2}, a-b=4\sqrt{2},a+b=6
2(3+22)(3+22)+(322)(322)(2+2+1+2)(3+22)(322)(1+2)2(322)42\frac{\sqrt{2}(3+2\sqrt{2})-(3+2\sqrt{2})+(3-2\sqrt{2}) -\sqrt{(3-2\sqrt{2})}(2+\sqrt{2}+1+\sqrt{2}) - \sqrt{(3+2\sqrt{2})(3-2\sqrt{2})}(1+\sqrt{2}) - \sqrt{2}(3-2\sqrt{2})}{4\sqrt{2}}
32+4322+322(322)(3+22)1(1+2)32+442\frac{3\sqrt{2}+4-3-2\sqrt{2}+3-2\sqrt{2} -\sqrt{(3-2\sqrt{2})}(3+2\sqrt{2}) - \sqrt{1}(1+\sqrt{2}) - 3\sqrt{2}+4}{4\sqrt{2}}
82(322)(3+22)(1+2)42=722322(3+22)42\frac{8-\sqrt{2}- \sqrt{(3-2\sqrt{2})}(3+2\sqrt{2}) - (1+\sqrt{2})}{4\sqrt{2}} = \frac{7-2\sqrt{2}-\sqrt{3-2\sqrt{2}}(3+2\sqrt{2})}{4\sqrt{2}}
最終的には、
2aba+ba+2bab=32\frac{\sqrt{2a}-\sqrt{b}}{\sqrt{a}+\sqrt{b}} - \frac{\sqrt{a}+\sqrt{2b}}{\sqrt{a}-\sqrt{b}} = -\frac{3}{2}

3. 最終的な答え

(1) 3+223+2\sqrt{2}
(2) a+b=6a+b = 6, (a+b)2=8(\sqrt{a}+\sqrt{b})^2 = 8
(3) 32-\frac{3}{2}

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