w=z+a/z による図形の移り先(A)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: w=z+a/z による図形の移り先(B) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
$w=z+\dfrac{1}{z}$ とする.
\begin{enumerate}
\item[(1)] 点 $z$ が単位円 $|z|=1$ 上を動くとき,点 $w$ が描く図形を求めよ.
\item[(2)] 点 $z$ が円 $|z|=2$ 上を動くとき,点 $w=u+vi$($u$,$v$ は実数)が描く図形の方程式を求めよ.
\end{enumerate}
(1) $z=\cos\theta+i\sin\theta$($0\leqq\theta<2\pi$)とすると $\dfrac{1}{z}=\cos\theta-i\sin\theta$ であるから
\[ w=2\cos\theta \]
$\theta$ が $0\leqq\theta<2\pi$ を動くと $2\cos\theta$ は $-2$ から $2$ までのすべての値をとる.よって点 $w$ は実軸上の 2 点 $-2$,$2$ を結ぶ線分を描く.
(2) $z=2(\cos\theta+i\sin\theta)$($0\leqq\theta<2\pi$)とすると $\dfrac{1}{z}=\dfrac{1}{2}(\cos\theta-i\sin\theta)$ であるから
\[ w=\frac{5}{2}\cos\theta+\frac{3}{2}i\sin\theta \]
よって $u=\dfrac{5}{2}\cos\theta$,$v=\dfrac{3}{2}\sin\theta$ で,$\cos^2\theta+\sin^2\theta=1$ より
\[ \frac{u^2}{\left(\frac{5}{2}\right)^2}+\frac{v^2}{\left(\frac{3}{2}\right)^2}=1 \quad\text{すなわち}\quad \frac{4u^2}{25}+\frac{4v^2}{9}=1 \]
点 $w$ はこの楕円を描く.
⭐ お気に入り 0
ログインするとお気に入り・印刷リスト・PDF出力が使えます