福田の数学〜慶應義塾大学薬学部2025第1問(5)〜複素数平面上の正n角形の頂点に関する性質 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜慶應義塾大学薬学部2025第1問(5)〜複素数平面上の正n角形の頂点に関する性質

問題文全文(内容文):

$\boxed{1}$

(5)$n$は$n\geqq 3$を満たす自然数とする。

複素数$z$を$\cos\dfrac{2\pi}{n}+i\sin \dfrac{2\pi}{n}$とおき、

複素数平面において$z^k (0\leqq k \leqq n-1)$が表す点を

$P_k$とする。

ただし、$k$は整数、$i$は虚数単位とする。

(i)$n$個の点$P_0,P_1,P_2,\cdots P_{n-1}$を

頂点とする正$n$角形の面積を$S_n$とする。

$S_n$を$n$の式で表すと$S_n=\boxed{シ}$であり、

$\displaystyle \lim_{n\to\infty}S_n$を求めると$\boxed{ス}$である。

(ii)$\displaystyle \sum_{k=1}^{n-1} z^k$を求めると$\boxed{ス}$である。

(iii)$n=7$とする。

三角形$P_1P_2P_4$の重心を$A(\alpha)$、

三角形$P_3P_5P_6$の重心を$B(\beta)$とおく。

複素数$\alpha,\beta$を求めると、

$\alpha=\boxed{ソ},\beta=\boxed{タ}$である。

$2025$年慶應義塾大学薬学部過去問題
単元: #大学入試過去問(数学)#複素数平面#複素数平面#学校別大学入試過去問解説(数学)#慶應義塾大学#数学(高校生)#数C
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):

$\boxed{1}$

(5)$n$は$n\geqq 3$を満たす自然数とする。

複素数$z$を$\cos\dfrac{2\pi}{n}+i\sin \dfrac{2\pi}{n}$とおき、

複素数平面において$z^k (0\leqq k \leqq n-1)$が表す点を

$P_k$とする。

ただし、$k$は整数、$i$は虚数単位とする。

(i)$n$個の点$P_0,P_1,P_2,\cdots P_{n-1}$を

頂点とする正$n$角形の面積を$S_n$とする。

$S_n$を$n$の式で表すと$S_n=\boxed{シ}$であり、

$\displaystyle \lim_{n\to\infty}S_n$を求めると$\boxed{ス}$である。

(ii)$\displaystyle \sum_{k=1}^{n-1} z^k$を求めると$\boxed{ス}$である。

(iii)$n=7$とする。

三角形$P_1P_2P_4$の重心を$A(\alpha)$、

三角形$P_3P_5P_6$の重心を$B(\beta)$とおく。

複素数$\alpha,\beta$を求めると、

$\alpha=\boxed{ソ},\beta=\boxed{タ}$である。

$2025$年慶應義塾大学薬学部過去問題
投稿日:2025.04.11

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問題文全文(内容文):
$\Large\boxed{2}$ $c$を1より大きい実数とする。また、$i$を虚数単位として、$\alpha$=$\displaystyle\frac{1-i}{\sqrt 2}$ とおく。
複素数$z$に対して、
$P(z)$=$z^3$-$3z^2$+$(c+2)z$-$c$, $Q(z)$=$-\alpha^7z^3$+$3\alpha^6z^2$+$(c+2)\alpha z$-$c$
と定める。
(1)方程式$P(z)$=0を満たす複素数$z$をすべて求め、それらを複素数平面上に図示せよ。
(2)方程式$Q(z)$=0を満たす複素数$z$のうち実部が最大のものを求めよ。
(3)複素数$z$についての2つの方程式$P(z)$=0, $Q(z)$=0が共通解$\beta$を持つとする。そのときの$c$の値と$\beta$を求めよ。
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問題文全文(内容文):
$\boxed{2}$

$i^2=-1$とする.
$\cos(6i)-i\sin(6i)$を求めよ.
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問題文全文(内容文):

$\boxed{1}$

(2)座標平面上の$3$点

$A(1,0),B(0,-1),C(-1,1)$を

頂点とする三角形$ABC$を考える。

三角形$ABC$をその外心を中心として反時計回りに

$\dfrac{\pi}{3}$だけ回転することで得られる三角形の

垂心の座標を求めよ。

なお、三角形の$3$頂点から対辺または

その延長に下ろした$3$本の垂線は一点で交わり、

その交点を三角形の垂心という。

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問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{4}}$複素数$z$を$z=\cos\frac{2\pi}{7}+i\sin\frac{2\pi}{7}$とする。ただし、iは虚数単位とする。また、
$a=z+\frac{1}{z}, b=z^2+\frac{1}{z^2}, c=z^3+\frac{1}{z^3}$ とおく。次の問いに答えよ。
(1)$z^7$は有理数になる。その値を求めよ。
(2)$z+z^2+z^3+z^4+z^5+z^6$ は有理数になる。その値を求めよ。
(3)$A=a+b+c$ は有理数になる。その値を求めよ。
(4)$B=a^2+b^2+c^2$ は有理数になる。その値を求めよ。
(5)$C=ab+bc+ca$ は有理数になる。その値を求めよ。
(6)$D=a^3+b^3+c^3-3abc$ は有理数になる。その値を求めよ。

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