福田の数学〜立教大学2021年理学部第4問〜極形式で与えられたzの計算 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜立教大学2021年理学部第4問〜極形式で与えられたzの計算

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。

2021立教大学理工学部過去問
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)#立教大学#数学(高校生)#数C
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{4}}$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。

2021立教大学理工学部過去問
投稿日:2021.10.09

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問題文全文(内容文):
4⃣
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これを解け.

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問題文全文(内容文):
複素数$\alpha=\frac{\sqrt3\ i}{1+\sqrt3\ i}$に対して、複素数$z_n$を
$z_n=8\alpha^{n-1}\ \ \ \ (n=1,\ 2,\ 3,\ ...)$
によって定める。ただしiは虚数単位とする。複素数平面において、原点をOとし、
$z_n$の表す点を$P_n$とする。このとき、以下の問いに答えよ。
(1)$\alpha$の絶対値|$\alpha$と変革$\arg\alpha$をそれぞれ求めよ。
ただし、$0 \leqq \arg\alpha \lt 2\pi$とする。
(2)$z_2,\ z_3$の実部と虚部をそれぞれ求めよ。
(3)$z_n$の極形式をnを用いて表せ。
(4)$O,\ P_n,\ P_{n+1}$を頂点とする三角形の面積$S_n$を$n$を用いて表せ。
(5)(4)で定めた$S_n$に対して、無限級数$\sum_{n=1}^{\infty}S_n$の和Sを求めよ。

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問題文全文(内容文):
$z:$複素数
方程式$z^2-z+i\bar{ z }=i$を解け。
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