共通テスト数学IIBC '25年第7問 

αβγを異なる複素数とし、複素数平面上に3をとる。直線ABと直線ACの関係について考えよう。
以下、複素数の偏角は
0以上未満とする。

(1) の場合を考える。の偏角を求めよう。

であるから
であり、の偏角はである。

の解答群
 
i      2               

の解答群
 
0                  π         

(2) とおく。直線ABと直線ACが垂直に交わるのは、ωの偏角がまたはのときである。このとき、ωであるから
である。逆に、に注意すると、のとき、ωであるので、直線ABと直線ACが垂直に交わる。

の解答群
 
0でない実数    または    純虚数(実部が0である虚数)    または

の解答群
 
0   1   2   i            

(3) z02でない複素数とする。
(i) とする。直線ABと直線ACが垂直に交わるための条件について考えよう。
が成り立つので、直線ABと直線ACが垂直に交わるための必要十分条件は
である。これは、
と変形できる。さらに、この両辺にをかけて整理すると、直線ABと直線ACが垂直に交わるための必要十分条件はであることがわかる。したがって、直線ABと直線ACが垂直に交わるような点z全体を複素す平面上に図示するとである。

の解答群
    
    
    
    

については、最も適当なものを、右ののうちから一つ選べ。

(ii) (i)αβγをそれぞれ倍した複素数について考える。複素数平面上の異なる3について、直線と直線が垂直になるような点z全体を複素数平面上に図示するとである。

(iii) (i)αβγにおけるzに置き換え、について考える。複素数平面上の異なる3 について、直線と直線が垂直になるような点z全体を複素数平面上に図示するとである。

については、最も適当なものを、右ののうちから一つ選べ。ただし、同じものを繰り返し選んでもよい。


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解答 偏角に関する条件から複素数平面上の円を導く問題です。

(1)  ア 4 イ 8 ......[] (複素数の計算を参照)

 ウ 4 エ 2 ......[]
 オ 3 ......[]
偏角です。 カ 4 ......[]

(2) とおくと、偏角がの複素数ωは、純虚数です。 キ 2 ......[]
純虚数の実部は0なので、このときです。 ク 0 ......[]

(3)(i) のとき、
直線ABと直線ACが垂直に交わるための条件は、

をかけて2で割ると、

よって、 (但し、) ケ 6 ......[]
複素数平面上に図示すると、を中心とする半径1の円です(複素数の図形的応用を参照)。但し、0を除きます。 コ 0 ......[]
(ii) のとき、
これは(i)と同じです。3について、直線と直線が垂直になる条件も同じく、であり、これを複素数平面上に図示すると、を中心とする半径1の円です。但し、0を除きます。 サ 0 ......[]
(iii) のとき、
3 について、直線と直線が垂直になる条件は、
をかけて2で割ると、

よって、 (但し、)
複素数平面上に図示すると、1を中心とする半径1の円です。但し、02を除きます。 シ 1 ......[]



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