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高校数学 複素数の分数変換の問題そのII
- また章複素数平面では、複素数の絶対値の例である、|z| = √2についての問題が出されました。
- 問題文には、|i-w| = √2|w|という式が与えられています。
- 求められているのは、この式が表すwの図形です。
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- 高校数学 複素数の分数変換の問題です。
w = 1/(z-i) によって z 平面上の円 |z| = 1(z≠i) は w 平面上のどんな図形に移るか。 w = 1/(z-i) ⇒ w ≠ 0 ・・・・・(1) z - i = 1/w. ∴z = i+1/w = wi+1 ・・・・・(2) これを |z| = 1 に代入すると , |wi+1| = |w|. 両辺を平方すると左辺は |wi+1|^2 = (wi+1)(wi+1)~ = (1+wi)(1-w~i) = 1 + wi - w~i - ww~i^2 = ww~ + wi - w~i + 1 右辺は ww~ なので wi - w~i + 1 = wi + (wi)~ + 1 = 0. ∴Re(wi) = -1/2 ・・・・・(3) wi を w を原点の周りに時計回りにπ/2 だけ回転すると w となるから Im(w) = 1/2 ・・・・・(4) で示される直線に移る。 一応これでいいと思うのですが、(4)が(2)を、したがって(1)を満たすことはどうやって示せばいいのでしょうか。 (4)はx-y平面なら y=1/2 に相当する直線なので w = x + (1/2)i(x は任意の実数) iw = ix - 1/2. これを(2)に代入すると z = iw + 1 = ix - 1/2 + 1 = 1/2 + ix となり 円 |z| = 1 になりそうもありません。どこがおかしいのでしょうか?
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αを-π≦α<πを満たす定数とし,次のような複素数平面上の図形C1,C2を考える。 C1:zが複素数平面上の円|z|=1上を動くとき,w=z^2+z+1を満たす点wがえがく図形 C2:tが正の実数を動くとき,w=t(cosα+isinα)を満たす点wがえがく図形 (1)z=cosθ+isinθ(-π≦θ<π)とおくとき,次の(ア),(イ)に答えよ。 (ア)次の式を満たすf(θ)を求めよ。 z^2+z+1=f(θ)(cosθ+isinθ) (イ)θがθ=-πから出発して,-π≦θ<πの範囲をあともどりすることなく動くとする。この間にw=z^2+z+1を満たす点wが2回通過する点が唯一つ存在することを示し,その点を求めよ。 (2)C1とC2の共有点の個数を調べよ。
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お礼
丁寧な回答まことにありがとうございました。心より感謝いたします。