虚数解の位置と三角形(B)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 虚数解の位置と三角形(A) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
$a$ は実数とする.2 次方程式 $z^2+az+4=0$ の 2 つの解を $\alpha$,$\beta$ とするとき,3 点 $\mathrm{O}(0)$,$\mathrm{A}(\alpha)$,$\mathrm{B}(\beta)$ が $\angle\mathrm{AOB}=\dfrac{\pi}{2}$ の直角三角形の頂点となるような $a$ の値を求めよ.
$\alpha$,$\beta$ が実数のとき,3 点 $\mathrm{O}$,$\mathrm{A}$,$\mathrm{B}$ はすべて実軸上にあり,三角形はできない.よって虚数解をもつ場合を考えればよく,$a^2-16<0$ で
\[ \alpha,\ \beta=\frac{-a\pm\sqrt{16-a^2}\,i}{2} \]
$\alpha$,$\beta$ は共役で実軸に関して対称であるから,$\angle\mathrm{AOB}=\dfrac{\pi}{2}$ となるのは $\mathrm{OA}$ と実軸のなす角が $\dfrac{\pi}{4}$ のとき,すなわち実部と虚部の絶対値が等しいときである.
\[ |a|=\sqrt{16-a^2} \quad\text{より}\quad a^2=8,\ a=\pm 2\sqrt{2} \]
これらはいずれも $a^2<16$ を満たす.
($a=2\sqrt{2}$ のとき $\alpha,\beta=-\sqrt{2}\pm\sqrt{2}i$ で,$\dfrac{\alpha}{\beta}=\pm i$ となり確かに直角である.)
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