2018年10月13日土曜日

学習環境

数学読本〈1〉数・式の計算/方程式/不等式 (松坂 和夫(著)、岩波書店)の第2章(文字と記号の活躍 - 式の計算)、2.3(分数式の演算と分数式)、分数式の演算の問19.を取り組んでみる。



    1. ac-bc+ab-ac+bc-ababc=0

    2. x-1x2-1=1x+1

    3. x+2-4x-2=1

    4. x-1-2x(x+1)(x-1)=-x-1(x+1)(x-1)=-1x-1

    5. x2+3x+2-2xx+1-3x2+4x(x+1)=x2+x+2x+1-3x2+4x(x+1)=x3+x2+2x-3x2-4x(x+1)=x3-2x2+2x-4x(x+1)=(x-2)(x2+2)x(x+1)

    6. x2-x-2-x2+x-1+x2+x+3(x+1)(x2-x+1)=x2+x(x+1)(x2-x+1)=xx2-x+1

    7. 1(x-1)(x-2)+2(2x+1)(x-1)-3(2x+1)(x-2)=2x+1+2x-4-3x+3(x-1)(x-2)(2x+1)=x(x-1)(x-2)(2x+1)

    8. 1x(x+1)+-x-3+x+2(x+2)(x+3)=1x(x+1)-1(x+2)(x+3)=x2+5x+6-x2-xx(x+1)(x+2)(x+3)=2(2x+3)x(x+1)(x+2)(x+3)

    9. 2aa2-1+2aa2+1+4a3a4+1=4a3a4-1+4a3a4+1=8a7a8-1=8a7(a+1)(a-1)(a2+1)(a4+1)

    10. x+2+xx(x+1)(x+2)+1(x+2)(x+3)=2x(x+2)+1(x+2)(x+3)=2x+6+xx(x+2)(x+3)=3x(x+3)

    11. -a(b-c)-b(c-a)-c(a-b)(a-b)(b-c)(c-a)=0

    12. -(b-c)(b+1)-(c-a)(a+1)(a-b)(b-c)(c-a)(a+1)(b+1)=-b2-b+bc+c-ca-c+a2+a(a-b)(b-c)(c-a)(a+1)(b+1)=-b2-b+bc+a2-ca+a(a-b)(b-c)(c-a)(a+1)(b+1)=(a+b)(a-b)+(1-c)(a-b)(a-b)(b-c)(c-a)(a+1)(b+1)=a+b-c+1(b-c)(c-a)(a+1)(b+1)

      残りの計算。

      (a+b-c+1)(c+1)-(a+1)(b+1)(b-c)(c-a)(a+1)(b+1)(c+1)

      分子の計算。

      -c2+(a+b)c+a+b+1-ab-a-b-1=-c2+(a+b)c-ab=-(c2-(a+b)c+ab)=-(c-a)(c-b)=(b-c)(c-a)

      よって求める計算結果は

      1(a+1)(b+1)(c+1)

コード(Emacs)

Python 3

#!/usr/bin/env python3
from sympy import pprint, symbols, gcd, lcm

print('19.')

a, b, c, x = symbols('a, b, c, x')

ts = [(a - b) / (a * b) + (b - c) / (b * c) + (c - a) / (c * a),
      x / (x ** 2 - 1) - 1 / (x ** 2 - 1),
      (x + 2) / (x - 2) + 4 / (2 - x),
      1 / (x + 1) - 2 * x / (x ** 2 - 1),
      x + 2 - 2 * x / (x + 1) - (3 * x ** 2 + 4) / (x * (x + 1)),
      (x - 2) / (x ** 2 - x + 1) - 1 /
      (x + 1) + (x ** 2 + x + 3) / (x ** 3 + 1),
      1 / (x ** 2 - 3 * x + 2) + 2 / (2 * x ** 2 - x - 1) -
      3 / (2 * x ** 2 - 3 * x - 2),
      1 / x - 1 / (x + 1) - 1 / (x + 2) + 1 / (x + 3),
      1 / (a - 1) + 1 / (a + 1) + 2 * a /
      (a ** 2 + 1) + 4 * a ** 3 / (a ** 4 + 1),
      1 / (x * (x + 1)) + 1 / ((x + 1) * (x + 2)) + 1 / ((x + 2) * (x + 3)),
      a / ((a - b) * (a - c)) + b /
      ((b - c) * (b - a)) + c / ((c - a) * (c - b)),
      1 / ((a - b) * (a - c) * (a + 1)) + 1 / ((b - c) * (b - a) * (b + 1)) + 1 / ((c - a) * (c - b) * (c + 1))]

for i, t in enumerate(ts, 1):
    print(f'({i})')
    pprint(t.factor())
    print()

入出力結果(Terminal, Jupyter(IPython))

$ ./sample19.py
19.
(1)
0

(2)
  1  
─────
x + 1

(3)
1

(4)
 -1  
─────
x - 1

(5)
        ⎛ 2    ⎞
(x - 2)⋅⎝x  + 2⎠
────────────────
   x⋅(x + 1)    

(6)
    x     
──────────
 2        
x  - x + 1

(7)
            x            
─────────────────────────
(x - 2)⋅(x - 1)⋅(2⋅x + 1)

(8)
       2⋅(2⋅x + 3)       
─────────────────────────
x⋅(x + 1)⋅(x + 2)⋅(x + 3)

(9)
                  7              
               8⋅a               
─────────────────────────────────
                ⎛ 2    ⎞ ⎛ 4    ⎞
(a - 1)⋅(a + 1)⋅⎝a  + 1⎠⋅⎝a  + 1⎠

(10)
    3    
─────────
x⋅(x + 3)

(11)
0

(12)
           1           
───────────────────────
(a + 1)⋅(b + 1)⋅(c + 1)

$

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