w=z+1/z で表される点が描く図形(B)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: w=z+1/z で表される点が描く図形(A) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
$\alpha$ を $0<\alpha<\dfrac{\pi}{2}$ を満たす定数とする.点 $z$ が半直線 $\arg z=\alpha$(原点を除く)上を動くとき,$w=z+\dfrac{1}{z}$ で表される点 $w$ はどのような図形を描くか.
$z=t(\cos\alpha+i\sin\alpha)$($t>0$)とすると,$w=x+yi$ として
\[ x=\left(t+\frac{1}{t}\right)\cos\alpha,\qquad y=\left(t-\frac{1}{t}\right)\sin\alpha \]
$0<\alpha<\dfrac{\pi}{2}$ より $\cos\alpha>0$,$\sin\alpha>0$ であるから,$\dfrac{x}{\cos\alpha}=t+\dfrac{1}{t}$,$\dfrac{y}{\sin\alpha}=t-\dfrac{1}{t}$ となり
\[ \frac{x^2}{\cos^2\alpha}-\frac{y^2}{\sin^2\alpha}=\left(t+\frac{1}{t}\right)^2-\left(t-\frac{1}{t}\right)^2=4 \]
すなわち
\[ \frac{x^2}{4\cos^2\alpha}-\frac{y^2}{4\sin^2\alpha}=1 \]
$t>0$ より $x>0$ であり,$t-\dfrac{1}{t}$ はすべての実数値をとるから,$y$ もすべての実数値をとる.
よって点 $w$ は,双曲線 $\dfrac{x^2}{4\cos^2\alpha}-\dfrac{y^2}{4\sin^2\alpha}=1$ の $x>0$ の部分を描く.
(焦点は $c^2=4\cos^2\alpha+4\sin^2\alpha=4$ より $(\pm 2,\,0)$ である.)
⭐ 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