微分積分学準備例

$(\frac{x^{2} + 2 x y + y^{2}}{x^{2} - y^{2}}) (\frac{5 x^{2} - x y - 4 y^{2}}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}})$

ステップ 1

完全平方式を利用して因数分解します。

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ステップ 1.1

中間項が、第1項と第3項で2乗される数の積の2倍であることを確認します。

$2 x y = 2 \cdot x \cdot y$

ステップ 1.2

多項式を書き換えます。

$\frac{x^{2} + 2 \cdot x \cdot y + y^{2}}{x^{2} - y^{2}} \cdot \frac{5 x^{2} - x y - 4 y^{2}}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 1.3

$a = x$ と $b = y$ ならば、完全平方3項式 $a^{2} + 2 a b + b^{2} = {(a + b)}^{2}$ を利用して因数分解します。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{x^{2} - y^{2}} \cdot \frac{5 x^{2} - x y - 4 y^{2}}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 2

両項とも完全平方なので、平方の差の公式 $a^{2} - b^{2} = (a + b) (a - b)$ を利用して、因数分解します。このとき、 $a = x$ であり、 $b = y$ です。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{5 x^{2} - x y - 4 y^{2}}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 3

群による因数分解。

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ステップ 3.1

$a x^{2} + b x + c$ の形の多項式について、積が $a \cdot c = 5 \cdot - 4 = - 20$ で和が $b = - 1$ である2項の和に中央の項を書き換えます。

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ステップ 3.1.1

項を並べ替えます。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{5 x^{2} - 4 y^{2} - x y}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 3.1.2

$- 4 y^{2}$ と $- x y$ を並べ替えます。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{5 x^{2} - x y - 4 y^{2}}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 3.1.3

$- 1$ を $- x y$ で因数分解します。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{5 x^{2} - (x y) - 4 y^{2}}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 3.1.4

$- 1$ を $4$ プラス $- 5$ に書き換える

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{5 x^{2} + (4 - 5) (x y) - 4 y^{2}}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 3.1.5

分配則を当てはめます。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{5 x^{2} + 4 (x y) - 5 (x y) - 4 y^{2}}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 3.1.6

括弧を移動させます。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{5 x^{2} + 4 x y - 5 x y - 4 y^{2}}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 3.2

各群から最大公約数を因数分解します。

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ステップ 3.2.1

前の2項と後ろの2項をまとめます。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{(5 x^{2} + 4 x y) - 5 x y - 4 y^{2}}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 3.2.2

各群から最大公約数を因数分解します。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{x (5 x + 4 y) - y (5 x + 4 y)}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 3.3

最大公約数 $5 x + 4 y$ を因数分解して、多項式を因数分解します。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 4

群による因数分解。

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ステップ 4.1

$a x^{2} + b x + c$ の形の多項式について、積が $a \cdot c = 4 \cdot - 5 = - 20$ で和が $b = - 1$ である2項の和に中央の項を書き換えます。

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ステップ 4.1.1

項を並べ替えます。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{4 x^{2} - 5 y^{2} - x y}$

ステップ 4.1.2

$- 5 y^{2}$ と $- x y$ を並べ替えます。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{4 x^{2} - x y - 5 y^{2}}$

ステップ 4.1.3

$- 1$ を $- x y$ で因数分解します。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{4 x^{2} - (x y) - 5 y^{2}}$

ステップ 4.1.4

$- 1$ を $4$ プラス $- 5$ に書き換える

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{4 x^{2} + (4 - 5) (x y) - 5 y^{2}}$

ステップ 4.1.5

分配則を当てはめます。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{4 x^{2} + 4 (x y) - 5 (x y) - 5 y^{2}}$

ステップ 4.1.6

括弧を移動させます。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{4 x^{2} + 4 x y - 5 x y - 5 y^{2}}$

ステップ 4.2

各群から最大公約数を因数分解します。

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ステップ 4.2.1

前の2項と後ろの2項をまとめます。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{(4 x^{2} + 4 x y) - 5 x y - 5 y^{2}}$

ステップ 4.2.2

各群から最大公約数を因数分解します。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{4 x (x + y) - 5 y (x + y)}$

ステップ 4.3

最大公約数 $x + y$ を因数分解して、多項式を因数分解します。

$\frac{{(x + y)}^{2}}{(x + y) (x - y)} \cdot \frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{(x + y) (4 x - 5 y)}$

ステップ 5

まとめる。

$\frac{{(x + y)}^{2} ((5 x + 4 y) (x - y))}{(x + y) (x - y) ((x + y) (4 x - 5 y))}$

ステップ 6

${(x + y)}^{2}$ と $x + y$ の共通因数を約分します。

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ステップ 6.1

$x + y$ を ${(x + y)}^{2} ((5 x + 4 y) (x - y))$ で因数分解します。

$\frac{(x + y) ((x + y) ((5 x + 4 y) (x - y)))}{(x + y) (x - y) ((x + y) (4 x - 5 y))}$

ステップ 6.2

共通因数を約分します。

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ステップ 6.2.1

$x + y$ を $(x + y) (x - y) ((x + y) (4 x - 5 y))$ で因数分解します。

$\frac{(x + y) ((x + y) ((5 x + 4 y) (x - y)))}{(x + y) ((x - y) ((x + y) (4 x - 5 y)))}$

ステップ 6.2.2

共通因数を約分します。

$\frac{(x + y) ((x + y) ((5 x + 4 y) (x - y)))}{(x + y) ((x - y) ((x + y) (4 x - 5 y)))}$

ステップ 6.2.3

式を書き換えます。

$\frac{(x + y) ((5 x + 4 y) (x - y))}{(x - y) ((x + y) (4 x - 5 y))}$

ステップ 7

$x + y$ の共通因数を約分します。

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ステップ 7.1

共通因数を約分します。

$\frac{(x + y) ((5 x + 4 y) (x - y))}{(x - y) ((x + y) (4 x - 5 y))}$

ステップ 7.2

式を書き換えます。

$\frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{(x - y) (4 x - 5 y)}$

ステップ 8

$x - y$ の共通因数を約分します。

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ステップ 8.1

共通因数を約分します。

$\frac{(5 x + 4 y) (x - y)}{(x - y) (4 x - 5 y)}$

ステップ 8.2

式を書き換えます。

$\frac{5 x + 4 y}{4 x - 5 y}$

微分積分学準備 例

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