数式の形を見抜く恒等式の証明 | ドリル

問題

\(a,b\) は実数で、\(a+b>0\)、\(\lvert a-b\rvert=1\) を満たすとする。次の値を \(a,b\) を用いて表しなさい。

\[ \sqrt{2(a^2+b^2)-1} \]
解答

恒等式

\[ 2(a^2+b^2)=(a+b)^2+(a-b)^2 \]

を使う。条件 \(\lvert a-b\rvert=1\) より \((a-b)^2=1\) だから、

\[ 2(a^2+b^2)-1=(a+b)^2 \]

となる。さらに \(a+b>0\) なので、

\[ \sqrt{2(a^2+b^2)-1} =\sqrt{(a+b)^2}=|a+b|=\boxed{a+b} \]

である。