式の値が実数・純虚数となる点 z 全体を図示する(A)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 式の値が実数・純虚数となる点 z 全体を図示する(B) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
$z$ は $0$ でない複素数とする.$z+\dfrac{1}{z}$ が実数となるような点 $z$ 全体を複素数平面上に図示せよ.
$w=z+\dfrac{1}{z}$ が実数となる条件は $\overline{w}=w$ である.
\[ \overline{z}+\frac{1}{\overline{z}}=z+\frac{1}{z} \]
両辺に $z\overline{z}$($\neq 0$)を掛けて整理すると
\[ z\overline{z}^2+z=z^2\overline{z}+\overline{z} \quad\text{より}\quad (z-\overline{z})-z\overline{z}(z-\overline{z})=0 \]
すなわち
\[ (z-\overline{z})(1-|z|^2)=0 \]
よって $z=\overline{z}$ または $|z|=1$,すなわち「$z$ は $0$ でない実数」または「$|z|=1$」である.
求める図形は,原点を除く実軸と,原点を中心とする半径 $1$ の円を合わせたものである(下図).
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