証明

z が a, b を結ぶ直線上にあるとき
z-b は a-b の実数倍である。
つまり (z-b)/(a-b) は実数である。よって
((z-b)/(a-b)) = (z-b)/(a-b)
これより
(z-b)/ (a-b) = (z-b)/(a-b)
(z-b)(a-b) = (z-b)(a-b)
を得る。
a, b は単位円上にあるので、 aa = 1, bb = 1 である。ゆえに
ab(z-b) = abz - a で ab(a-b) = b - a である。
a - b は 0 でないので
abz - a = - (z-b)
つまり
 z + abz = a + b
を得る。

逆に
 z + abz = a + b
が成り立つとき、上の計算の逆をたどって
((z-b)/(a-b)) = (z-b)/(a-b)
を得て、 (z-b)/(a-b) が実数、つまり
z が a, b を結ぶ直線上にあることがわかる。

接線のときの話
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