極形式に直して累乗の値を求める(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 極形式に直して累乗の値を求める(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$w=\dfrac{1+\sqrt{3}i}{1+i}$ について,次の問いに答えよ.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $w$ を極形式で表せ.
\item[(2)] $w^{12}$ を求めよ.
\item[(3)] $w^n$ が純虚数となるような最小の正の整数 $n$ を求めよ.
\end{enumerate}
(1) $1+\sqrt{3}i=2\left(\cos\dfrac{\pi}{3}+i\sin\dfrac{\pi}{3}\right)$,$1+i=\sqrt{2}\left(\cos\dfrac{\pi}{4}+i\sin\dfrac{\pi}{4}\right)$ であるから
\[ w=\sqrt{2}\left(\cos\frac{\pi}{12}+i\sin\frac{\pi}{12}\right) \]
(2) $w^{12}=(\sqrt{2})^{12}(\cos\pi+i\sin\pi)=-64$
(3) $w^n=(\sqrt{2})^n\left(\cos\dfrac{n\pi}{12}+i\sin\dfrac{n\pi}{12}\right)$ が純虚数となるのは $\cos\dfrac{n\pi}{12}=0$ のとき(このとき $\sin\dfrac{n\pi}{12}=\pm 1\neq 0$ である),すなわち $\dfrac{n\pi}{12}=\dfrac{\pi}{2}+k\pi$($k$ は整数)のときである.$n=6+12k$ であるから,最小の正の整数は $n=6$
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