先化简,再求值:(2x+y)2+(x+y)(x−y)−5x(x−y)(2x+y)^{2}+(x+y)(x-y)-5x(x-y),其中x=2+1x= \sqrt {2}+1,y=2−1y= \sqrt {2}-1.

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完整解法

1. 展开代数式中的各项

(2x+y)2=4x2+4xy+y2(2x+y)^{2} = 4x^2 + 4xy + y^2
(x+y)(x−y)=x2−y2(x+y)(x-y) = x^2 - y^2
−5x(x−y)=−5x2+5xy-5x(x-y) = -5x^2 + 5xy
原式变形为:
4x2+4xy+y2+x2−y2−5x2+5xy4x^2 + 4xy + y^2 + x^2 - y^2 - 5x^2 + 5xy

2. 合并同类项完成化简

将上式中的同类项进行合并:
(4x2+x2−5x2)+(y2−y2)+(4xy+5xy)=9xy(4x^2 + x^2 - 5x^2) + (y^2 - y^2) + (4xy + 5xy) = 9xy
化简后的结果为:9xy9xy

3. 代入求值并利用平方差公式计算

将 x=2+1x = \sqrt{2}+1,y=2−1y = \sqrt{2}-1 代入 9xy9xy 中:
9xy=9(2+1)(2−1)9xy = 9(\sqrt{2}+1)(\sqrt{2}-1)
利用平方差公式展开:
9×[(2)2−12]=9×(2−1)=99 \times [(\sqrt{2})^2 - 1^2] = 9 \times (2 - 1) = 9
所以,原式的值为 99.

答案

9

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