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記事No.89209に関するスレッドです
★ 北海道大学過去問 / Higashino
複素数平面

北海道大学過去問

なにとぞよろしくお願いします

以下問題
No.89201 - 2024/10/28(Mon) 10:56:48
☆ Re: 北海道大学過去問 / X
(1)
条件から
ω^5=1
これより
(ω-1)(ω^4+ω^3+ω^2+ω+1)=0
ω≠1ゆえ
ω^4+ω^3+ω^2+ω+1=0 (A)
よって
α^2+α=(ω+1/ω)^2+(ω+1/ω)
=ω^2+1/ω^2+2+ω+1/ω
=(ω^4+ω^3+ω^2+ω+1)/ω^2+1
=1(∵(A)を代入)

(2)
(1)のωは
ω=cos(2π/5+2kπ/5)+isin(2π/5+2kπ/5)
(k=0,1,2,3)
これらの複素平面上に対応する点は
z=1
を含めて正5角形を構成するので
xy座標系との対応関係から
β=cos(2π/5) (B)
ここで(1)の結果から
α^2+α-1=0
α=(-1±√5)/2
∴ω+1/ω=(-1±√5)/2 (複号同順、以下同じ)
2ω^2-(-1±√5)ω+2=0
∴ωの実部は
(-1±√5)/4
(B)より
β＞0
∴β=(-1+√5)/4

(3)
(2)の結果から
4β+1=√5
16β^2+8β-4=0
∴2β^2+β-1/2=0 (C)
となるので
2β^3-β^2-β=(2β^2+β-1/2)β-2β^2-(1/2)β
=(β-1)/2
=(-5+√5)/8
ここで
x=(-5+√5)/8
とすると
8x+5=√5
64x^2+80x+20=0
∴求める二次方程式は
16x^2+20x+5=0
No.89202 - 2024/10/28(Mon) 18:02:34
☆ Re: 北海道大学過去問 / Higashino
x先生、こんにちは

ご返信遅くなりました。申し訳ございません。

ご回答ありがとうございました

私は、この問題は誘導がどうもおかしいように感じられて　私になりに考えて見ました

以下答案です
No.89209 - 2024/10/29(Tue) 13:24:33
☆ Re: 北海道大学過去問 / X
添付写真の解答の5行目ですが、こう変形できたらいいな、
という気持ちは分かりますが、計算は間違えていますね。

zの共役複素数を\zと表すことにすると
ここは3行目から以下のように計算できます。

左図において
ω^4=\(ω^2),ω^5=\ω
∴(A)から
\ω+\(ω^2)+ω^2+ω+1=0 (B)
ここで、条件から
ω+\ω=2β
ω^2+\(ω^2)=(ω+\ω)^2-2ω\ω
=4β^2-2
∴(B)より
4β^2+2β-1=0
No.89213 - 2024/10/29(Tue) 16:31:41
☆ Re: 北海道大学過去問 / Higashino
　こんばんは

x先生ご指摘ありがとうございます

さて、ご指摘ですが

>\ω+\(ω^2)+ω^2+ω+1=0 (B)

ではありません

あくまで実数での等式です

ω+ω^2+ω^2+ω+1=0 (B)

となります

なにとぞよろしくお願いします
No.89216 - 2024/10/30(Wed) 02:04:22
☆ Re: 北海道大学過去問 / Higashino
　追伸

答案にも書きましたが
>ω^4=\(ω^2),ω^5=\ ω‘


ではなく

　Re(ω^4)=Re(ω^2),
ω^5=\ω も同様


左図において
ω^4=\(ω^2),ω^5=\ω
No.89217 - 2024/10/30(Wed) 02:41:39
☆ Re: 北海道大学過去問 / X
＞＞あくまで実数での等式です
でしたら、それが分かる表記でないと×です。
書き方としては
＞＞ω+ω^2+ω^2+ω+1=0
ではなくて
Re[ω]+Re[ω^2]+Re[ω^2]+Re[ω]+1=0
です。
ここから
2Re[ω^2]+2Re[ω]+1=0
∴2cos2θ+2cosθ+1=0
…
と続きます。
No.89223 - 2024/10/30(Wed) 09:45:43
☆ Re: 北海道大学過去問 / Higashino
x先生 今回はご指摘いただきありがとうございました
大変参考になりました
これからもよろしくお願いいたします
No.89227 - 2024/10/31(Thu) 03:50:25