解答

複素数平面において
α と 1/α を結ぶ直線と
実数軸との交点にある数を c とする。
0, α ,1/α, c, 1 に対応する点を
各々 O,A,B,C,D とおく。
(1) α の実数部分が正のとき
O,A,B,C,D はみな虚数軸の右側にある。
∠ADO + ∠ODB < 180°を示せば
0 < c < 1 が示せることになる。
儖DA は 儖BD を |α| 倍して
α の偏角だけ回転したものだから
∠ADO = ∠DBO である。
よって
∠ADO + ∠ODB = ∠DBO + ∠ODB
 = 180°- ∠DOB < 180°
である。

(2) α の実数部分 が 0 のとき
このときは c = 0 である。

(3) α の実数部分が負のとき
0 < t < 1 なる実数をうまく選べば
 c = (1-t)α + t(1/α)
と表すことができる。
- α の実数部分が正で
 -c = (1-t)(-α) + t(1/(-α))
なので (1) より
 0 < -c < 1 である。

よっていつでも |c| < 1 である。

 これは本庄君の解答です。

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