w=αz+β による円の移り先(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: w=αz+β による円の移り先(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
次の問いに答えよ.
\begin{enumerate}
\item[(1)] 点 $z$ が原点を中心とする半径 $1$ の円周上を動くとき,$w=(1+i)z+2$ で表される点 $w$ はどのような図形を描くか.
\item[(2)] 点 $z$ が円 $|z-1|=1$ 上を動くとき,$w=2iz-1$ で表される点 $w$ はどのような図形を描くか.
\end{enumerate}
(1) $w=(1+i)z+2$ より $z=\dfrac{w-2}{1+i}$
これを $|z|=1$ に代入すると
\[ \left|\frac{w-2}{1+i}\right|=1 \quad\text{より}\quad |w-2|=|1+i|=\sqrt{2} \]
よって点 $w$ は点 $2$ を中心とする半径 $\sqrt{2}$ の円を描く.
($1+i=\sqrt{2}\left(\cos\dfrac{\pi}{4}+i\sin\dfrac{\pi}{4}\right)$ であるから,この円は,円 $|z|=1$ を原点を中心に $\dfrac{\pi}{4}$ だけ回転し,原点からの距離を $\sqrt{2}$ 倍してから,実軸方向に $2$ だけ平行移動した円である.)
(2) $z=\dfrac{w+1}{2i}$ を $|z-1|=1$ に代入すると
\[ \left|\frac{w+1}{2i}-1\right|=1 \quad\text{より}\quad \frac{|w+1-2i|}{|2i|}=1,\quad |w-(-1+2i)|=2 \]
よって点 $w$ は点 $-1+2i$ を中心とする半径 $2$ の円を描く.
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