Рассмотрим выражение:
\[ \frac{2m + 1}{2m - 1} - \frac{2m - 1}{2m + 1} \]
Шаг 1: Найдем общий знаменатель
Общий знаменатель — это произведение двух знаменателей:
\[ (2m - 1)(2m + 1) \]
Шаг 2: Приведем каждую дробь к общему знаменателю
Первая дробь умножается числитель и знаменатель на \(2m + 1\):
\[ \frac{(2m + 1) \times (2m + 1)}{(2m - 1)(2m + 1)} = \frac{(2m + 1)^2}{(2m - 1)(2m + 1)} \]
Вторая дробь умножается числитель и знаменатель на \(2m - 1\):
\[ \frac{(2m - 1) \times (2m - 1)}{(2m + 1)(2m - 1)} = \frac{(2m - 1)^2}{(2m + 1)(2m - 1)} \]
Шаг 3: Выпишем полученные дроби
\[ \frac{(2m + 1)^2 - (2m - 1)^2}{(2m - 1)(2m + 1)} \]
Шаг 4: Раскроем скобки в числителе
Используем формулу квадрата разности и квадрата суммы:
\[ (a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2 \] \[ (a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2 \]
Значит:
\[ (2m + 1)^2 = 4m^2 + 4m + 1 \] \[ (2m - 1)^2 = 4m^2 - 4m + 1 \]
Шаг 5: Вычтем два квадрата
\[ (4m^2 + 4m + 1) - (4m^2 - 4m + 1) = 4m^2 + 4m + 1 - 4m^2 + 4m - 1 \]
Упростим:
\[ 4m^2 - 4m^2 + 4m + 4m + 1 - 1 = 8m \]
Шаг 6: Итоговое выражение
Итак, числитель — это \(8m\), а знаменатель — это \((2m - 1)(2m + 1)\). Но заметно, что:
\[ (2m - 1)(2m + 1) = (2m)^2 - 1^2 = 4m^2 - 1 \]
Ответ:
\[ \frac{8m}{4m^2 - 1} \]
Это — окончательная упрощенная форма выражения.