高校数学 公式・解法ノート
差がつく

w=f(z) による図形の移り方

着眼点z を w で表して(逆に解いて)、z の条件式に代入する。

  1. w=f(z) を z=g(w) に直す
  2. z が満たす式(|z-\alpha|=r など)に代入
  3. w の式として図形を読む
例題
1
点 z が |z|=1 上を動くとき、w=(1+i)z+2 が描く図形を求めよ。
解答
z=\frac{w-2}{1+i}。|z|=1 に代入:\frac{|w-2|}{|1+i|}=1 より |w-2|=\sqrt2。
答え:中心2、半径 \sqrt2 の円
2
点 z が円 |z-1|=1 上(ただし z\ne0)を動くとき、w=\dfrac1z が描く図形を求めよ。
解答
z=\frac1w を代入:\left|\frac1w-1\right|=1 より \frac{|1-w|}{|w|}=1、|w-1|=|w|。
答え:2点 0,\ 1 を結ぶ線分の垂直二等分線(実部が \frac12 の直線)
(検算:z=2\to w=\frac12、z=1+i\to w=\frac{1-i}{2}、どちらも実部 \frac12)
注意z\ne0 のような除外点があるときは、像からも対応する点を除く(上の例は z\to0 に対応する点がないので除外なし)。

「複素数平面」の項目

  1. 共役複素数と絶対値(|z|²=zz̄)必須
  2. 極形式と積・商必須
  3. 回転(原点まわり・点 α まわり)必須
  4. ド・モアブルの定理必須
  5. n 乗根(zⁿ=α の解)必須
  6. 方程式の表す図形(円・垂直二等分線)必須
  7. 3点の位置関係((γ-α)/(β-α) を見る)差がつく
  8. |z|=1 のときは z̄=1/z差がつく
  9. w=f(z) による図形の移り方差がつく
  10. 1の n 乗根の和と三角関数の和不要
  11. 正三角形の条件 α²+β²+γ²=αβ+βγ+γα不要

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