質問<426>2001/3/20
from=2年10組12番
「図形2問」


いつもお世話になっています。
今回は2問ほど、宜しくお願いします。

[1](1)(a、b)は平面上の点とする。
    2次方程式 x^2+2ab+b=0の2つの解の絶対値
    の和が1に等しいとき、点(a、b)はどのような図
    形上にあるか。これを図示せよ。
  (2)(1)の図形によって囲まれた部分の面積を求めよ。  
[2]複素数平面上で、点zが2点 1-i/2,-1/2+i を通る
  直線上を動くとき、1/zはどのような図形をえがくか。

  以上です。宜しくお願いします。


お返事2001/3/23
from=武田


問1
与式の2次方程式はあっていますか?
うまくいきません。誰かアドバイスを!!
下に、2年10組12番さんとマスマニアさんから解答が寄せられました。
感謝!!ご覧下さい。

問2
              _
複素数zに対して、共役複素数z、2点z1 、z2 があるとき、
2点z1 、z2 を通る直線上にzがのっているときの直線の方程
式は _  _          _   _  _
  (z1 -z2 )z-(z1 -z2 )z+z1 2 -z1 2 =0
という公式が使える。
     1      1
z =1-─i、z =-─+iを当てはめると、
     2      2

3       3     _ 3
─(1+i)z-─(1-i)z-─i=0
2       2       2
            _
(1+i)z-(1-i)z-i=0 ←ガウス平面での直線の式
                   下図の緑色の直線


  1            _   _
ω=─とすると、z=1/ω 、z=1/ω
  z
を上の直線の式に代入すると、
                _
(1+i)1/ω-(1-i)1/ω-i=0
    _
両辺にωωiをかけると、
      _          _
i(1+i)ω-i(1-i)ω-ωωi2 =0
      _          _
(-1+i)ω+(-1-i)ω+ωω=0
並び順を変えて、
 _               _
ωω+(-1-i)ω+(-1+i)ω=0←ガウス平面での円の式
                     上図の青色の円
因数分解して、 _
(ω-1+i)(ω-1-i)=(-1-i)(-1+i)
          _
{ω-(1-i)}{ω-(1+i)}=2

          _  ___
{ω-(1-i)}{ω-(1-i)}=2

∴中心(1-i)、半径√2の円……(答)

※直線の左上・右下の無限の部分に対する円の図が原点付近になる。
この図は10BASICで描いたので、円の一部が欠けてしまった。


お便り2001/3/23
from=2年10組12番


問1
どうも、解答が来ましたのでお知らせしたいと思います。
ちなみに、与式は間違ってませんでした。 
       _
 │z│2 =zz
 特にzが実数のとき、│z│2 =z2  を踏まえて解く。
 
(1) x2 +2ab+b=0の2解をα、βとすると、
   解と係数の関係より、
     α+β=-2a  ←2 +2ax+b=0
      αβ= b    の間違えですよね!?
  また、条件より、
     │α│+│β│=1
  ⇔ │α│2 +2│αβ│+│β│2 =1・・・①
 
(イ)a2 -b≧0 ⇔ b≦a2 のとき
   α、βは実数だから
   ① ⇔ α2 +2│αβ│+β2 =1

     ⇔ (α+β)2 -2αβ+2│αβ│=1

     ⇔  4a2 -2b+2│b│=1

     ⇔  b≧0のとき  a=±1/2

        b<0のとき  b=a2 -1/4

(ロ)a2 -b<0 ⇔ b>a2 のとき・・・②
   α、βは共役な虚数解だから
         _         _
   ① ⇔ α・α+2│αβ│+β・β=1

     ⇔ α・β+2│αβ│+β・α=1

     ⇔ 2│αβ│+2αβ=1

     ⇔ 2│b│+2b=1

    ②より、b>0だから、
     上式 ⇔ b=1/4

(イ)、(ロ)より グラフが書けます。

 
(2) (1)より、求めれば、 5/12
   (2)は、簡単に求まります。


お便り2001/3/24
from=マスマニア


問1
二次方程式の解を c ,dとすると
解と係数の関係より   c+d=0  cd=2ab+b が成立する。  

 題意より |c|+|d|=1 が成立する。 これを2乗すると
 (|c|+|d|)2 =1…(L)  
このとき (L)を 戻すと |c|+|d|=±1だが
絶対値≧0より |c|+|d|=-1はありえないので  
|c|+|d|=1と(L)は同値関係といえる。
つまり |c|+|d|=1⇔(|c|+|d|)2 =1 である。

|c|2 +2|cd|+|d|2 =1のとき…(K)

 |c|2 =c2  |d|2 =d2  だから
 c2 +d2 =(c+d)2 -2cdより
 c2 +d2 =0-2(2ab+b)=-2(2ab+b)である 
これと cd=2ab+b(K)に代入すると
-2(2ab+b)+2|2ab+b|=1…(F)である。 ここで絶対値をはずしたい。
が
  2ab+b≧0のとき |2ab+b|= 2ab+bより(F)は
0=1 となってしまう。これはあきらかに不合理であるから
2ab+b<0である このとき (F)は

2ab+b=-1/4 である ⇔ b(2a+1)=-1/4である 2a+1=0のとき
0=-1/4となってしまうので 不合理であるよって

2a+1=0は不成立。 この時 2a+1は0でないので b(2a+1)=-1/4の両辺を
2a+1でわると b=-1/{4(2a+1)} である。 そして 途中の条件式
2ab+b<0を考えて図をかく。

 しかし僕は図をパソでかくやり方がわからないので 図は武田先生に
おまかせします(笑) 

(2)について 
1)についてはでましたが たしかに面積がもとめられません。
問題がまちがっているのでしょうか??


お便り2001/3/25
from=2年10組12番


そうでした、2axの間違いです。
ちゃんと見てなくてすみませんでした。
今後も宜しくお願いします。以上。