複素数の関係式から三角形の形を決める(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 複素数の関係式から三角形の形を決める(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
複素数平面上の 3 点 $\mathrm{O}(0)$,$\mathrm{A}(\alpha)$,$\mathrm{B}(\beta)$ が,$\alpha\neq 0$,$\beta\neq 0$,$2\alpha^2-2\alpha\beta+\beta^2=0$ を満たすとき,$\triangle\mathrm{OAB}$ はどのような三角形か.
$\beta\neq 0$ であるから,両辺を $\beta^2$ で割ると $2\left(\dfrac{\alpha}{\beta}\right)^2-2\cdot\dfrac{\alpha}{\beta}+1=0$.よって
\[ \frac{\alpha}{\beta}=\frac{1\pm i}{2}=\frac{1}{\sqrt{2}}\left\{\cos\left(\pm\frac{\pi}{4}\right)+i\sin\left(\pm\frac{\pi}{4}\right)\right\} \]
したがって $\mathrm{OA}:\mathrm{OB}=1:\sqrt{2}$,$\angle\mathrm{AOB}=\dfrac{\pi}{4}$ である.
$\mathrm{OA}=k$,$\mathrm{OB}=\sqrt{2}k$ とすると,余弦定理より
\[ \mathrm{AB}^2=k^2+2k^2-2\cdot k\cdot\sqrt{2}k\cos\frac{\pi}{4}=k^2 \]
よって $\mathrm{AB}=\mathrm{OA}$,さらに $\mathrm{OA}^2+\mathrm{AB}^2=\mathrm{OB}^2$ であるから,$\triangle\mathrm{OAB}$ は $\angle\mathrm{A}=\dfrac{\pi}{2}$ の直角二等辺三角形である.
($\dfrac{\beta-\alpha}{0-\alpha}=1-\dfrac{\beta}{\alpha}=1-(1\mp i)=\pm i$ からも,$\mathrm{AO}=\mathrm{AB}$,$\angle\mathrm{OAB}=\dfrac{\pi}{2}$ がわかる.)
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