3点がつくる三角形の形(比の偏角と絶対値)(B)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 3点がつくる三角形の形(比の偏角と絶対値)(A) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
3 点 $\mathrm{A}(-1)$,$\mathrm{B}(1)$,$\mathrm{C}(\sqrt{3}i)$ を頂点とする $\triangle\mathrm{ABC}$ はどのような三角形か.また,$\triangle\mathrm{ABD}$ が $\triangle\mathrm{ABC}$ と合同な正三角形となるような点 $\mathrm{D}$($\mathrm{D}\neq\mathrm{C}$)を求めよ.
$\alpha=-1$,$\beta=1$,$\gamma=\sqrt{3}i$ とすると
\[ \frac{\gamma-\alpha}{\beta-\alpha}=\frac{1+\sqrt{3}i}{2}=\cos\frac{\pi}{3}+i\sin\frac{\pi}{3} \]
よって $\mathrm{AC}=\mathrm{AB}$,$\angle\mathrm{BAC}=\dfrac{\pi}{3}$ であり,$\triangle\mathrm{ABC}$ は正三角形である.
$\triangle\mathrm{ABD}$ が $\triangle\mathrm{ABC}$ と合同な正三角形となるのは,点 $\mathrm{D}$ が,点 $\mathrm{B}$ を点 $\mathrm{A}$ を中心に $\dfrac{\pi}{3}$ または $-\dfrac{\pi}{3}$ だけ回転した点のときである.$\dfrac{\pi}{3}$ だけ回転した点は $\mathrm{C}$ であり,$\mathrm{D}\neq\mathrm{C}$ であるから,$\mathrm{D}(\delta)$ は点 $\mathrm{B}$ を点 $\mathrm{A}$ を中心に $-\dfrac{\pi}{3}$ だけ回転した点である.よって
\[ \delta=\alpha+(\beta-\alpha)\left(\frac{1}{2}-\frac{\sqrt{3}}{2}i\right)=-1+2\left(\frac{1}{2}-\frac{\sqrt{3}}{2}i\right)=-\sqrt{3}i \]
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