絶対値の最大値と正三角形の条件|複素数平面の入試問題
複素数平面の出題は、絶対値の評価、回転、 乗根の か所に手が集まります。典型を 問並べ、どこで方針が決まるかを見ていきます。
問題 1 絶対値の最大値
を満たす複素数 に対して、 の最大値を求めよ。
が単位円を 周するあいだに、 は右のようなくぼんだ曲線を描きます。原点をかすめる瞬間と、いちばん外へ張り出す瞬間がある。
解き方 1
という条件は 、つまり と書き直せます。ここが入口。
から をくくり出すと、この形が使えます。
は実数なので、絶対値は を掛けて
は から まで動くので、中身は から まで。絶対値の最大値は で、 のときに実現します。
となる で最小値 になる。曲線が原点を通るのがこの瞬間です。
問題 2 正三角形の条件
複素数平面上の 点 , , が正三角形をなすとき、次が成り立つことを示せ。
三角形は原点を頂点のひとつに持ったまま、全体として回っています。どの向きに回っても関係式は崩れません。 と の比だけで決まる条件だからです。
解き方 2
正三角形なので、 は を原点まわりに 度回したもの。
この は で、 次方程式 の解です。 の満たす関係を使えるようにしておくのが要点。
を代入して整理します。
括弧の中は そのもので 。よって が示せました。
のどちらでも が成り立つので、場合分けは要りません。
問題 3 7 乗根の組み分け
, とする。, について、 と を求めよ。
個の点を 組に分け、それぞれ矢印を継いでいきます。 つの終点は実軸に関して対称。 と が互いに共役だと図から読めます。
解き方 3
は から までの総和です。 の 乗根の総和が なので、 を除いた 個の和は 。
積のほうは、 個の項を素直に展開します。 を使うと指数が を超えたものは折り返せる。
, , の つが になり、残る 項は から をちょうど 回ずつ拾います。
和が 、積が なので、 と は の 解。求めると になります。
共通する手は 3 つ
問とも、入口は同じ場所にありました。
見た目が違っても、使う道具はこの つに戻ってきます。問題を読んだら、まず条件がどれに触れているかを探す。そこが決まれば、あとは計算するだけになります。











