質問<2015>2004/10/19
from=ミリ
「複素数の問題」


この問題では複素数の偏角はすべて0°以上360°未満とする。
α=2√2(1+i)とし、等式|z-α|=2を満たす複素数zを考える。

(1)zの中で絶対値が最大となるものは(ア)である。

(2)zの中で偏角が最大となるものをβとおくとα/βは(イ)で、
偏角は(ウ)である。またβ=(エ)+(オ)iである。
さらにβの偏角は(カ)である。
1≦n≦100の範囲で、βのn乗が実数になる整数nは(キ)個ある。

上の問題の解法を出来れば急ぎで教えていただけると助かります。
(1)は解けたのですが(2)の方は(イ)から既にわかりません。

★希望★完全解答★

お便り2004/10/20
from=juin


(1)
|z-α|=2は、中心α、半径2の円周を表す。原点とαを通る直線が円と交わる点
のうち原点から遠い方の点zの絶対値が最大になる。
|z|=|α|+2=4+2=6

(2)
原点を0とする。△0αβはβが直角となる直角三角形である。
|β|=√(|α|^2-2^2)=2√3
よって|α/β|=4/(2√3)=2√3/3
△0αβは、3辺の比が1:2:√3だから,α/βの偏角は30°

(エ)
β=α*|β/α|*(cos(30°)+i*sin(30°))
 =2√2(1+i)*(√3/2)*(√3/2+i/2)
 =(3√2-√6)/2+((3√2+√6)/2)i

(ウ)
βの偏角は
arg(β)=arg(β/α)+arg(α)
    =30°+45°
    =75°

(イ)
α/β=|α/β|(cos(-30°)+i*sin(-30°))
   =(2√3/3)*(√3/2-i/2)
   =1-(√3/3)i

(キ)
β=2√3(cos(75°)+i*sin(75°))だから、
β^n=(2^n)(√3)^n*(cos(75°n)+i*sin(75°n))
これが整数だから、nは2の倍数、また、75°nは180°の倍数である。
75°*12=900°よって、nは12の倍数である。
100÷12=8...4だから8個ある。