2023年8月15日火曜日

図形の角度を複素数平面で求める

この解答は、ここをクリックした先にある問題の解答です。

【問1】
  以下の図形のtanθを求めよ。ここで、ベクトルOAを複素数aであらわし、ベクトルOBを複素数bであらわし、ベクトルOCを複素数cであらわす。


【解答】
 ベクトルの成す角度の関係を、未知の実数k,s,t,uを使った以下の方程式(1)から(4)であらわす。

 次に式(3)と式(1)を用いた以下の計算によって、未知の実数kの値を求める。
(補足)
 複素数の方程式の解き方のポイント1:複素数の方程式は、(1)実数成分の方程式と(2)虚数成分の方程式との2つの方程式を使って解くことができる。
解き方のポイント2:または、その2つの方程式に対応する方程式として、(1)第1の方程式と(2)第1の方程式を複素共役に変形した第2の方程式との2つの方程式を使って解くことができる。以下では、ポイント2の解き方で解く。


次に、式(4)と式(2)を用いた以下の計算によって、未知の実数sの値を求める。

以下のように、ベクトルACがベクトルOBに対して成す角度θの方程式を求める。

この式(16)から、tanθを以下の式で計算する。

ここで、sin70°の変換公式の以下の公式:

を使って上式を変形する。

ここで、sin70°の変換公式の以下の公式:

を使って上式を変形する。

(解答おわり)

(補足)
 以下の公式が計算に必要であった。


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