京大(01後文4)

一般に単位円上に異なる2点 a, b があり
z が a と b を通る直線上にあるとき
a, b が単位円上にあるので
aa = 1, bb = 1 である。
また(z-a)/(b-a) が実数なので
(z-a)(b-a) = (z-a)(b-a)
が成り立つ。両辺に ab/(b-a) をかけて整頓して
z + abz = a+b
が成り立つ。

問題の (1) に戻ろう、図より
z は α と α2 を通る直線上にあり、
1 と α4 を通る直線上にあるので
z + α3z = α + α2
z + α4z = 1 + α4
が成り立つ。よって
(α - 1)z = α2 + α3 - 1 - α4
が成り立つ。 α - 1 ≠ 0 なので
z = 1 + α - α3
である。 (増加を押す)

(2) 図のように O,A,B,C,D,E,F と点をとると
∠AOC = 144°である。
∠ABC = ∠BAE = 72°なので ∠AFB = 36°である。
∠AOC + ∠AFC = 144°+ 36°= 180°なので
A, F, C, O は同一円周上にある。つまり
1, &alpha2, z を通る円は 0 を通る。

(2) は純粋に複素数を使ってやると煩雑になる。

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