Чтобы доказать, что выражение (\frac{1}{\sqrt{5} - 1} - \frac{1}{\sqrt{5} + 1}) является рациональным числом, необходимо выполнить несколько шагов с алгебраическими преобразованиями и упрощениями.
Начнем с преобразования данного выражения:
[
\frac{1}{\sqrt{5} - 1} - \frac{1}{\sqrt{5} + 1}
]
Для удобства работы с выражением приведем дроби к общему знаменателю. Общий знаменатель для дробей (\sqrt{5} - 1) и (\sqrt{5} + 1) равен ((\sqrt{5} - 1)(\sqrt{5} + 1)).
Теперь перепишем каждую дробь с общим знаменателем:
[
\frac{1}{\sqrt{5} - 1} = \frac{\sqrt{5} + 1}{(\sqrt{5} - 1)(\sqrt{5} + 1)}
]
[
\frac{1}{\sqrt{5} + 1} = \frac{\sqrt{5} - 1}{(\sqrt{5} - 1)(\sqrt{5} + 1)}
]
Теперь вычтем вторую дробь из первой:
[
\frac{\sqrt{5} + 1}{(\sqrt{5} - 1)(\sqrt{5} + 1)} - \frac{\sqrt{5} - 1}{(\sqrt{5} - 1)(\sqrt{5} + 1)} = \frac{(\sqrt{5} + 1) - (\sqrt{5} - 1)}{(\sqrt{5} - 1)(\sqrt{5} + 1)}
]
Упростим числитель:
[
(\sqrt{5} + 1) - (\sqrt{5} - 1) = \sqrt{5} + 1 - \sqrt{5} + 1 = 2
]
Знаменатель можно упростить, используя формулу разности квадратов:
[
(\sqrt{5} - 1)(\sqrt{5} + 1) = (\sqrt{5})^2 - 1^2 = 5 - 1 = 4
]
Таким образом, выражение упрощается до:
[
\frac{2}{4} = \frac{1}{2}
]
Число (\frac{1}{2}) является рациональным. Следовательно, выражение (\frac{1}{\sqrt{5} - 1} - \frac{1}{\sqrt{5} + 1}) действительно является рациональным числом.