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数学 高校生

実部=0なのは何故ですか?

51のn乗根 (東北学院大・文教製 (ア) 複素数 α が α=1を満たしているとき, A=(1+α)(1+α^)(1+α*) (1+α)の値を求めよ 54 (イ) 複素数z z = cos72°+isin 72° とする. (1) z" =1 となる最小の自然数nはn=である. (2) 24+2+22+z+1= z=1を満たす (=1のn乗根) 2-1=(z-1)(27-1+2"-2+..+z+1) となるから,2"=1のときz+1ならば, z"-1+2"-2+ + z+1=0 を満たす。 次に,ド・モアブルの定理を用いて, z"=1を解いてみよう.z"=1により, |z|"=|z"|=1であるから, |z|=1であり, z= cos0+isin0 (0≦0<2π) と おける. ド・モアブルの定理により, z" を計算する. z"=1のとき, cosn0+ isinno=1 cosn0=1, sinn0=0 ∴n=2πxk(0≦x<2π×nにより, k = 0, 1,2,.., n-1) -Xk+isin を求め、 1のn乗根は, Z = Cos 点2は、図のように点1を1つの頂点とする正n角形のn個の頂点になっている 2x cos ( 2² 7 ( 2 1 × R) n n 1 1-² 「解答」 (ア) α-1=0 により, (α-1)(α+α3+α²+α+1)=0 α=1のときA=24=16である. 以下, α=1のときとする. α5=1のとき, α = α5.α3=α3であるから, A= (1+ a)(1+a²). (1+aª) (1+α³) = (1 + a² +a+a³)(1+a³+aª+a²) =(1+α+α2+α3)(1+α+α+α²) ( ∵ α=1によりα7=α²) α=1と①により,1+α+α²+α3+α4=0.........② であるから, A = (-α4) (-α)=α=1 (イ) (1) z"=cos (72°×n) +isin (72°×n)・・・・・ ① であるから, z"=1⇔ 72°×nが360° の整数倍nが5の整数倍 よって, 求めるnは, n=5 (2) 25-1=0により, (z-1)(z4+23+z²+z+1)=0 z=1により, z4+2+z'+z+1=0 これに ① を代入する. 実部=0である. 72°×5=360°に注意して, cos (72°×4)+cos (72°×3)+cos (72°×2)+cos72°+1=0 ∴. cos (-72°) +cos (-72°×2)+cos (72°×2)+cos72°+1= 0 ∴.2cos72°+2cos (72°×2)+1=0 + cos72°+cos144°である。 2-1 を因数分解すると, イ 1-24 I cos 72 +cos 144°=-- 23 2 22 y Ox ZA (k=0, 1,2,..,n-1) のn個 5 演習題 ( 解答は p.66 ) (1) 複素数zが,z=1, z=1を満たすとき, (1-z) (1-22)=ア, 1 1-22 (2) 複素数zが,25=1, z=1を満たすとき, (1-z) (1-22) (1−2²) (1-24)=ウ, 1 1 1 + + 1-² 1-22 1-23 (東京理科大 理工) 23 25 n=6の場合 ■Aを(ひとまずは=1を使わ ず) 展開すると, 1+α+α²+..+α15 03 ここで=1を使うと 1+a+a²+a^²+a^ +(1+a+a²+²³+ a²) +(1+a+a²+³+a²) +1 となるので, α=1のとき②から A=1 y+ 21 24 |1=20 (ア) BA, (イ) ある (ウ) PC (2) 25=1が使えるよ うな2つをペアにする。

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