累乗が1になる最小の n(A)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 累乗が1になる最小の n(B) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
次の問いに答えよ.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $\left(\dfrac{1+\sqrt{3}i}{2}\right)^n=1$ を満たす最小の正の整数 $n$ を求めよ.
\item[(2)] $w=\dfrac{\sqrt{3}+i}{1-i}$ とする.$w^n$ が正の実数となる最小の正の整数 $n$ を求めよ.
\end{enumerate}
(1) $\dfrac{1+\sqrt{3}i}{2}=\cos\dfrac{\pi}{3}+i\sin\dfrac{\pi}{3}$ であるから,与式は $\cos\dfrac{n\pi}{3}+i\sin\dfrac{n\pi}{3}=1$
これは $\dfrac{n\pi}{3}=2k\pi$($k$ は整数),すなわち $n=6k$ のとき成り立つ.最小の正の整数は $n=6$
(2) $\sqrt{3}+i=2\left(\cos\dfrac{\pi}{6}+i\sin\dfrac{\pi}{6}\right)$,$1-i=\sqrt{2}\left\{\cos\left(-\dfrac{\pi}{4}\right)+i\sin\left(-\dfrac{\pi}{4}\right)\right\}$ より
\[ w=\sqrt{2}\left(\cos\frac{5}{12}\pi+i\sin\frac{5}{12}\pi\right),\qquad w^n=(\sqrt{2})^n\left(\cos\frac{5n}{12}\pi+i\sin\frac{5n}{12}\pi\right) \]
$w^n$ が正の実数となるのは $\dfrac{5n}{12}\pi=2k\pi$($k$ は整数),すなわち $5n=24k$ のときである.5 と 24 は互いに素であるから $n$ は 24 の倍数で,最小の正の整数は $n=24$
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