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

代数学式の計算無理数展開因数分解
2025/6/23

1. 問題の内容

x=3+22x = 3 + 2\sqrt{2}y=322y = 3 - 2\sqrt{2} のとき、以下の式の値を求めよ。
(1) x+yx+y
(2) xyxy
(3) x2+y2x^2+y^2
(4) x3+y3x^3+y^3
(5) x5+y5x^5+y^5

2. 解き方の手順

(1) x+y=(3+22)+(322)=3+3=6x+y = (3 + 2\sqrt{2}) + (3 - 2\sqrt{2}) = 3 + 3 = 6
(2) xy=(3+22)(322)=32(22)2=98=1xy = (3 + 2\sqrt{2})(3 - 2\sqrt{2}) = 3^2 - (2\sqrt{2})^2 = 9 - 8 = 1
(3) x2+y2=(x+y)22xy=622(1)=362=34x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xy = 6^2 - 2(1) = 36 - 2 = 34
または、
x2+y2=(3+22)2+(322)2=(9+122+8)+(9122+8)=17+17=34x^2 + y^2 = (3+2\sqrt{2})^2 + (3-2\sqrt{2})^2 = (9 + 12\sqrt{2} + 8) + (9 - 12\sqrt{2} + 8) = 17 + 17 = 34
(4) x3+y3=(x+y)(x2xy+y2)=(x+y)((x2+y2)xy)=6(341)=6(33)=198x^3 + y^3 = (x+y)(x^2 - xy + y^2) = (x+y)((x^2 + y^2) - xy) = 6(34 - 1) = 6(33) = 198
または、
x3+y3=(3+22)3+(322)3=(27+542+72+162)+(27542+72162)=27+72+27+72=198x^3 + y^3 = (3+2\sqrt{2})^3 + (3-2\sqrt{2})^3 = (27 + 54\sqrt{2} + 72 + 16\sqrt{2}) + (27 - 54\sqrt{2} + 72 - 16\sqrt{2}) = 27 + 72 + 27 + 72 = 198
(5) x5+y5=(x2+y2)(x3+y3)x2y3x3y2=(x2+y2)(x3+y3)x2y2(x+y)=(34)(198)(1)2(6)=67326=6726x^5 + y^5 = (x^2 + y^2)(x^3 + y^3) - x^2y^3 - x^3y^2 = (x^2 + y^2)(x^3 + y^3) - x^2y^2(x + y) = (34)(198) - (1)^2(6) = 6732 - 6 = 6726

3. 最終的な答え

(1) x+y=6x+y = 6
(2) xy=1xy = 1
(3) x2+y2=34x^2+y^2 = 34
(4) x3+y3=198x^3+y^3 = 198
(5) x5+y5=6726x^5+y^5 = 6726

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