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自治医科大学/2017年度/前期

自治医科大学 2017年 数学 第2問解答・解説

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1問題

自治医科大学2017年度第2問

x=13+2\displaystyle x=\frac{1}{\sqrt{3}+\sqrt{2}}, y=13−2\displaystyle y=\frac{1}{\sqrt{3}-\sqrt{2}} であるとき,x3+y3x+y\displaystyle \frac{x^{3}+y^{3}}{x+y} の値を求めよ。

選択肢:㋐ 0,㋕ 1,㋚ 2,㋟ 3,㋤ 4,㋩ 5,㋮ 6,㋳ 7,㋶ 8,㋻ 9

まずは自分で解いてみましょう。詰まったら「考え方」、解けたら「答え」で確かめられます。

2考え方

考え方を見る解き方の方針だけを確かめる

分母を共役な二項式で有理化し、xとyの和・積を用いて三乗の和を変形する。

3答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • 9 (㋻)

4解答

解答を見る途中式つきの解答

分母を共役な二項式で有理化すると、 x=3−23−2=3−2,y=3+23−2=3+2.\displaystyle x=\frac{\sqrt{3}-\sqrt{2}}{3-2}=\sqrt{3}-\sqrt{2},\qquad y=\frac{\sqrt{3}+\sqrt{2}}{3-2}=\sqrt{3}+\sqrt{2}. したがって、 x+y=23≠0,xy=(3−2)(3+2)=3−2=1.x+y=2\sqrt{3}\ne 0,\qquad xy=(\sqrt{3}-\sqrt{2})(\sqrt{3}+\sqrt{2})=3-2=1. 三乗の和の公式より x3+y3=(x+y)3−3xy(x+y)x^3+y^3=(x+y)^3-3xy(x+y) である。ここで x+y≠0x+y\ne0 だから、 x3+y3x+y=(x+y)2−3xy=(23)2−3⋅1=9.\displaystyle \frac{x^3+y^3}{x+y}=(x+y)^2-3xy=(2\sqrt{3})^2-3\cdot1=9. よって求める値は 99 であり、選択肢は ㋻\text{㋻} である。

この問題で使う考え方

  • 実数と無理数
  • 三次の乗法・因数分解公式

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