アフィリエイト広告を利用しています

広告

この広告は30日以上更新がないブログに表示されております。
新規記事の投稿を行うことで、非表示にすることが可能です。
posted by fanblog

2021年07月04日

28012 大人のさび落とし 複素数とベクトル  ド・モアブルの定理(1)





複素数とベクトル ド・モアブルの定理(1)

01

複素数を 極形式で

表しているときに

複素数の べき は

こんな感じに 成るんですよ


と 昔 昔

ド・モアブル という人が 発見 

したんだそうで


P7040001.JPG

02

普通の a+bi の 書き方を

極形式に 変換するでしょ


アーム の長さ 

絶対値 

と 

コサイン サイン 

共に 等しい

偏角

P7040002.JPG
03


極形式に しておいて

複素数の 積は


実部 虚部 になる様に

展開して

整理して




P7040003.JPG

04


加法定理を 使うと


サインの方は 

シン・コス ぷらまい コス・シン


コサインの方は

コス・コス まいぷら シン・シン

おまけで

タンジェントは

タン ぷらまい タン

   スラッシュ 

いち マイプラ タン タン


P7040004.JPG
05


実部は コサイン

虚部は サイン


偏角は 共に Θ1 + Θ2


P7040005.JPG
06


これが 複素数の 積なのだから


今度は(Θ1 + Θ2) と Θ3で

書ければ

P7040006.JPG
07

偏角は 

コサイン(Θ1+Θ2+Θ3)+ i サイン(Θ1+Θ2+Θ3)





これを Θ1+Θ2+Θ3+ ・・・・・+Θn

まで 繰り返すとき


P7040007.JPG
08



Θ1=Θ2=Θ3=・・・・=Θn = Θならば


複素数の (    ) n乗になる


そして


その値は

偏角が nΘ

P7040008.JPG

09

これが ド・モアブルの定理

n乗が 負の時は


P7040009.JPG
10

分母を 有理化の時の 様に

変形して行き


P7040010.JPG
11

コサインと i サイン の 連結が +

になる様に

負角の公式で

補正すると


P7040011.JPG
12

ド・モアブル の 定理は

nが 負の時も 成り立っていることがわかる


P7040012.JPG
13

まとめると

こんな感じで

P7040013.JPG
14

実際に どんなふうに 使うか

計算してみますと


複素数の べき があります



ベキ のときは 極形式に すると

ド・モアブル の定理 が使えるので


P7040014.JPG
15


極形式に


絶対値 (アームの長さ )

複素平面から 偏角

偏角は ぐるぐる 無数にあるため

0以上 偏角 2π未満 とすると

一つに 定まる



P7040015.JPG
16

偏角は x軸の 正方向との

なす角 であるから


マイナス 6分のパイ


したがって 与えられた 複素数の


極形式は 出たので

その 極形式の ベキ は


P7040016.JPG
17

ここで

ド・モアブルの定理を 使って

P7040017.JPG
18


後は 偏角 パイ の値を計算して

整理すると


P7040018.JPG
19

こんな感じ

P7040019.JPG

20


いきなり ド・モアブル 負の時を

やってしまったけど


P7040020.JPG
21


マイナス ベキは 分母に 来るから

P7040021.JPG
22

これでも 同じことに なるはずで


P7040022.JPG
23

大丈夫だね


P7040023.JPG
24

落ち着いていってみましょう

いま アメリカで

流行ってるんだって


スアベ


それにしてもさ

まさか 翔平さん ここまで

行ってるとは 思わなかった 米(よね)


P7040024.JPG
25

絶対値 と 偏角

P7040025.JPG
26


極形式の ベキ  ド・モアブルの定理


P7040026.JPG
27

指数の 計算だいじょですよね


P7040027.JPG
28

単位円で

コサインは 動径の x軸へ の 影


サインは  動径の y軸へ の 影


極形式の 中身を 計算して

こんな感じ


P7040028.JPG
29

今度は

さっき 一回やってるので

ド・モアブルの定理 負の ベキ を

いきなりで


P7040029.JPG
30


絶対値 偏角 


P7040030.JPG
31

極形式


極形式の マイナス ベキ


P7040031.JPG
32

ド・モアブルの定理は 負の時も 成り立つので

P7040032.JPG
33

単位円は こんな感じで

コサインは x軸への 影

サインは  y軸への 影


P7040033.JPG
34

こんな感じで


P7040034.JPG
35


今度は

分母 分子で

偏角が イマハ 出る形


これを 下手に 有理化したもんなら

偏角が わかんなくなってしまうので


そこで


分母 分子 それぞれ


極形式に 変換して


行くのですが


P7040035.JPG
36


分母の 極形式


P7040036.JPG
37

分子の 極形式


P7040037.JPG
38

分母の 偏角 


分母の 極形式


P7040038.JPG
39

分子の 偏角 

分子の 極形式


P7040039.JPG
40


( 分母分子 極形式 ) の ベキ

平らにして

分母だった方は まいなす ベキ


ド・モー



P7040040.JPG

41


数学の 感を 取り戻すには

まず初めに 指数計算


当然ほか 法則もですが

それは 暗黙の 了解の上で

指数計算が 割と  近道な 時が多い


P7040041.JPG

42

後は 計算です

P7040042.JPG
43


偏角 の計算  ( かっこ  ) が 二つあるから

P7040043.JPG
44



答え
P7040001.JPG

お疲れ様です。
( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年07月01日

複素数と ベクトル 軌跡 大人のさび落とし28011





複素数とベクトル 軌跡

01

問題

複素数 Z があって

Zを 使って ω と言う 複素数 を 

表す 点 Qが あるのですが


Qは どんな 線上を 動くか の様な問題です
P7010001.JPG


02


題意から Zは 原点中心に 半径 1の円周上にあり


原点から Zまで の アームの 距離が

変わらないので


絶対値 Z =1

P7010002.JPG
03

オメガの式を 

平らにして 展開して

今度は Zで くくれるとこを

じゃナイスカ

Zの式にするでしょ


P7010003.JPG

04


こんな感じにですよ

絶対値が 1だから


P7010004.JPG

05



こんな感じになったんだけど

E(1)  A(i) とすれば

P7010005.JPG

06

複素平面上では

この 長さが ひとしい

ということになるから



オメガは AE の ⊥ 二等分線

P7010006.JPG
07

同じ問題なんですが

P7010007.JPG
08

今度は 角度を変えて


ゼット ・ ゼットバー = 絶対値 Z の 2乗

を 使うと

Zの絶対値が 1なのだから 

Zの絶対値の2乗も 1

Zの 絶対値の 2乗の 値が 分かってれば

ゼット ・ ゼットバー = 絶対値 Z の 2乗



P7010008.JPG

09

オメガを Zで 表すのは

さっきと同じ

P7010009.JPG
10


ここから

P7010010.JPG
11

Zの 値が 分かったところで

Zばー を 求めると


実数部分は バー にしたとき 変わらない

虚数部分が バー にしたとき 変わるので




P7010011.JPG

12

結局 こんな感じ


ゼット ・ ゼットバー = 1 なので


掛け合わせるでしょ

P7010012.JPG
13


これが 1 になる

展開して

消去して


P7010013.JPG
14

実数部 虚数部 にして



Z=a+bi



使っちゃったから

オメガ ω= U+Vi にすると


オメガ    オメガ・バー  は

こんなだから



P7010014.JPG
15

これを 代入したらば

P7010015.JPG
16

整理すると


で これは 複素平面で

X軸 Y軸

を 

U軸 V軸 としただけなので


P7010016.JPG
17


こういった 直線になるよ

と さっきと 違う表現ですが

P7010017.JPG

18

三角関数は

苦手 意識を 持ってる人が多いんだって

近昔

まだ生きてらっしゃいますが

スリーパーホールドの 得意な

レスラーが

技を かけたときに 耳元で

難しい物理の 公式かなんかを ささやくっと

相手は うっかり ん?? 

シマッタじゃナイスカ


技が 食い込んじゃう



三角関数攻撃


墓穴 を 掘ってしまわぬよう 

きおつけてね


公式を 忘れちゃったりして



あ〜〜^


ダメだ

冗談は兎も角


Θ が変数の時

Zの 軌跡は?

P7010018.JPG

19

Z=の形に したいのだけれど


何とかなってくれ


P7010019.JPG
20

二次方程式だから

解の公式とかさ


P7010020.JPG
21

三角関数の 公式をデショ


あ 虚数に

P7010021.JPG
22

うまくできてるなぁー


極形式になって出て来て


Z=a-bi の時もさ


a二乗 (-b)二乗 だからさ


Zの 絶対値が 1これは何か


複素平面上に 単位円

P7010022.JPG

23

試験では ないので

ここで コーヒーブレイク


砂糖は 




もどって



問題


複素平面上で

複素数 Z が ある三角形の

周上を動くとき


その 複素数Zを使った 式に より 

表される 点オメガは

どんな図形に 成るか みたいな 感じの

問題です


P7010023.JPG

24

先ず 準備をして


P7010024.JPG
25

オメガは こんな感じに 成るんですが


P7010025.JPG
26


オメガの 実部 虚部 ヲ こんな感じにしておいて


P7010026.JPG

27

Zが OA上にあるときは


y=0だから

P7010027.JPG
28

オメガの式が 簡単になって


P7010028.JPG
29

ω=U+Viの

Uは 実部の座標   Vは虚部の座標であるので


虚部は 0のまま


実部は xが 0から1まで 変わる間に


Uは 1 から 3 まで 変わる
(訂正   uが 0以上 3以下 は 間違い )


P7010029.JPG
30
複素平面上の


オメガは こんな感じ


P7010030.JPG
31

Zが AB上を 動くとき


X=1 yは 0から1まで


x=1を
代入すると 式が 簡単になって

P7010031.JPG
32

yだけの式になったけれども

(x)、yは Zの パラメーターなので

yを 消去して

U と V の関係式にすると


P7010032.JPG
33

整理して

P7010033.JPG
34

Vは 3yであるので


Vは 0から 3まで 変化する

P7010034.JPG
35

Vの値を 変えながら

P7010035.JPG
36

概形を 見ていくと

P7010036.JPG
37

Vを 0から 3まで 1刻みで


P7010037.JPG
38

こんな感じで



それにしても 時代は 変わりましたね

私の 学生の頃は

インターネットが まだ 整備されなくて

パソコンも 8ビット

記憶装置は カセットテープ

ロード や セーブ に 

30分も 1時間もかかってしまった時代


K=0

for k= 1 to 10 sutep 1

K = K+1 

next k


こんな感じの 言語を 使ってましたが

イマハ もっと高度なことを

アプリを 使うんですかね?


小学生の頃から

授業があるんだってね


時代は かわったな


さびし〜〜〜


盆栽でも やるかな。

P7010038.JPG

39

昔を 思い出しちゃうとですよ

最近 いけなくなっちゃうんだね




最後は OB 上を Zが動く時

OBは ありがたいことに 

X=Y の 直線になるので

P7010039.JPG
40


X=Yを 代入して

Yを消去して

P7010040.JPG
41

U V だけの 式に なるよう

Xを 消去すると


P7010041.JPG
42

Uは 1から 2まで

変わるので


P7010042.JPG
43

適当に 間隔を 置いて

値を 代入したらば

P7010043.JPG
44


こんな感じで

P7010044.JPG
45

こんな図形になる


P7010045.JPG
46

某 国営放送局の アナウンサーの

大越さん退職されるんですか

ファンだったんですが


おれ ひとつ しか 違わないよ


俺は こどもだなぁ〜

来年は 赤い 寅 なのに


デーモンさんなら 10万59歳

と言うところ



わたくしは

20歳468ケ月 

 ( 阿刀田 高 さんの ショートショートから )







出じゃナイスカ


問題

読んでいただいて


P7010046.JPG
47

先ず
 
形式上
 

実数になるから

こんな感じにして



複素数を x+ yi

で 代入すると



P7010047.JPG
48

分母の計算

P7010048.JPG
49


有理化の 要領で

P7010049.JPG
50

分母は 0 では ないので

条件が 2つ 出て来て

P7010050.JPG
51


分子の計算

実数に なる様に 変化するとあるので

虚部は ゼロ

赤く 掛け合わせた ところが 

虚部になるので

虚部だけ 書きだすと

これがさ =0 だからさ





P7010051.JPG


52

こういうことなんだね

展開して 整理すると



これはさ

あれだ

円の方程式

P7010052.JPG

53

複素平面で (x、y)=(1,1)

半径 √2

分母の 条件から Z=2は 含まない



P7010053.JPG

54


コレダよ


P7010054.JPG
55

これは 別解があるって


=K
 
Kは 実数と置いて

極形式に 変形する


P7010055.JPG
56

分母から 有理かみたいに 




ここまで 持ってきたら

P7010056.JPG

57

右辺を 変形して行くと

有理化の要領で

P7010057.JPG
58

括弧の中は

ある複素数になってるので




複素平面に 書いてみると

偏角は マイナス 45度

マイナス 4 分の パイ


P7010058.JPG

59




この 偏角を 表す 角度は

APO

Aと Oが 固定で  Pが動く

P7010059.JPG
60


偏角は 同じ値を 保ってることになるので

Kが0より おおきい時


これは OAを 弦にした 円周角 上側


k=0の時は 原点

 
kが 0より小さいときは

2分のkは アームの長さなので

絶対値を付け

PがOAの 下側の時は

偏角が 4分の3パイになるので



OAを弦の両端とする

角OPAが 4分のパイに なるような 円の 円周上を

動く

ただし 点 2を のぞく

P7010060.JPG
61


円周角と 中心角 の 証明は

補助線を使いながら

三角形の外角の定理で


円に 内接する 四角形の 対角の和は

180度


P7010061.JPG
62

これは 図を

書いてみてですよ

問題は こうです

読んでいただいて

P7010062.JPG

63

先ず 下準備をして

P7010063.JPG
64

極形式で

偏角が わかる様に 書いてみますと


Cは?

P7010064.JPG
65


Cを 計算すると

P7010065.JPG
66
極形式に

なる様に

P7010066.JPG
67

極形式では  i sin Θ の 前は +

調整すると

P7010067.JPG
68

偏角は Bと同じで

OCBは 一直線上

P7010068.JPG
69

図に 整理すると



P7010069.JPG
70

Cの位置は

大体 いいのですが

問題は

A,Bは 実軸に 対称なので

直角には 成れない


つまり

Cが 直角になる三角形

P7010070.JPG
71
 こんな感じの 図になるですが




それでじゃナイスカ

偏角を 計算するに


A,Bの 逆も加味して

角BCAは ゼットバー マイナス ゼットぶんの1

分の


ゼット マイナス ゼット分の1


この 偏角が

プラスマイナス 90ど 

プラスマイナス 2分のパイであるので

P7010071.JPG
72


先ず左辺を

計算して

P7010072.JPG

73

この値が

純虚数


ここに

Z=x+yiを 代入して

P7010073.JPG
74

こうでしょ

P7010074.JPG
75
この値が 純虚数


偏角プラスマイナス 2分のパイを

複素平面上に 書くと

純虚数になる

P7010075.JPG
76
なもので

出てきた 式の 実部が =0になればいいのだから


これは 双曲線になると

私は 詰めが 分からなくて


で 

Aは Bと 等しくないから

x=±1、y=0より

2点 1、-1 を 除く

P7010076.JPG




( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年05月26日

28010 複素数とベクトル 偏角(2)大人のさび落とし


複素数とベクトル 偏角(2)
01

問題を 読んでいただいて

円周上に 4点があって

それぞれの 3っつも 同一直線上に

無いように 


4点が 円周上に あるには

次の 条件が 実数に なることを 示しなさい

という感じなんですが







P5260001.JPG

02

同じ弦の 円周角は 等しい

円に 内接する 四角形の 

対角の和は 180°


これらを使って 条件式を 作ると


まず 円周角を使って










P5260002.JPG

03

➀ 式

次に

A式










P5260003.JPG

04

これらを 偏角を 使って 

表現すると


ベクトルの 引き算とか を

かんがえながら






P5260004.JPG

05


➀から

公式に 当てはめると

こんな感じに 成るので





P5260005.JPG
06

式変形して

こんな感じに

Aの方も







P5260006.JPG
07

偏角の 向きを 考慮して

こんな感じなので










P5260007.JPG

08

式変形した 2つの 式を 見て


さらに

まとめあげると








P5260008.JPG

09

これは この 複素数の 偏角が ゼロ または プラスマイナス パイ

偏角の arg
を 外すと 複素数なので

整理して

ここから いつもの 形 や 極形式

を 考えると

 


P5260009.JPG

10
絶対値を r

とすれば ゼロではないから






P5260010.JPG

11


極形式の コサイン サインを 偏角で 見ると



サイン側は ゼロ( 虚数部は ゼロ)

実部 こさいん側は プラスマイナス 1



 





P5260011.JPG

12

計算した 複素数 全体を Z 

とすれば

Zは 実数になっている


なので

4点が それぞれ その 3っつも

同一直線上にはなく

同一 円周上 にあるには
  
4つの 複素数に対し 条件式が 実数であることである










P5260012.JPG

13
今度は 相異なる 3点が 同一

直線状に あるとき

次の 式は どんな数になるか





P5260013.JPG

14

ベクトルで

向きを 考え

偏角を 見ると


ゼロ または パイ







P5260014.JPG

15
絶対値を r とすれば

rは ゼロでは ないので

極形式の 偏角を 今度 見ると










P5260015.JPG


16

実数部 コサイン側は プラスマイナス 1


虚数部 サイン側は 0


ナタメ


ゼロではない 実数になる



P5260016.JPG

17
今度は 4つの 複素数があって

z1 z2 を 結ぶ 直線と

z3  z4 を 結ぶ 直線が

直交するとき

次の 式 純虚数になることを 示せ


角の 向きで

プラスマイナスがあるから

 


P5260017.JPG

18

偏角で 表現すると

これが  プラスマイナス  90°  (プラスマイナス パイ/2)

になるのだから




P5260018.JPG

19

極形式の 実部は ゼロ


極形式の 虚部は プラスマイナス 1









P5260019.JPG

20

Z= a + bi の形にすれば

条件の 複素数は プラスマイナス ri


で 純虚数になる












P5260020.JPG

21

問題を 読んでいただいて








P5260021.JPG

22

作図してみると

こんな感じ





P5260022.JPG



23

そこで

座標軸を こんな感じに 取ると








P5260023.JPG

24

複素平面に 対応させて 考えて


E と G は まだ 成分が 分からないので

偏角を 使って

正方形に 成ってる とこを 利用すると


偏角と 絶対地 が分かれば

極形式














P5260024.JPG

25


こんな感じで







P5260025.JPG

26
何の 為にやったかと言うと

ここから 変形して

Ze







P5260026.JPG

27

同じようにして

もう一つの 正方形からも

G は まだ 成分が 分からないので

偏角を 使って

正方形に 成ってる とこを 利用すると


偏角と 絶対地 が分かれば

極形式







P5260027.JPG

28

Zgは 





P5260028.JPG

29

それで

CE と BG

の偏角が 90度を 言えばいいのだから


下準備をして





P5260029.JPG

30

BG CE

を 複素数で 表して






P5260030.JPG

31

偏角を 計算すると





P5260031.JPG

32

ここは 複素数の 計算で

分母を 有理化の時の様な 感じに






P5260032.JPG

33
分子にも 掛かってくるので


計算して





P5260033.JPG

34


分母 分子 合わせて


iだね


複素平面で i

の 偏角は 90°





P5260034.JPG

35

分母 分子 それぞれ 絶対値を 計算したら




P5260035.JPG


36

大きさが等しい



P5260036.JPG

なので

CE = BG 、 BG ⊥ CE

お疲れ様です。







( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年05月17日

28009 複素数とベクトル 偏角(1)




複素数とベクトル  偏角(1)

01

偏角を やる前に

ここまでの 復習から


複素数は a+bi

のような形と

z=r(cos Θ + i sin Θ)

の様な 極形式

ここで 出てくる 角Θ が 偏角
P5170001.JPG

02

掛け算(乗法) の時は

P2 を P1の偏角分 回転させる形


偏角は 二つの 掛け合わせる 複素数の

偏角を 足し合わせた形


絶対値は

それぞれの 絶対値を かけた形


P5170002.JPG
03
 複素数の 割り算(除法)は

分子側の 偏角から 分母側の 偏角を

引いた形


P5170003.JPG
04

ところで

分母 分子が 入れ替わってるときは

どうなるか

P5170004.JPG
05

分子 の方が 上側の時


P5170005.JPG
06

偏角は こんな感じに

計算してきますが


P5170006.JPG
07


赤四角を クローズアップすると

角度の 違いが あっても


分子 ― 分母の 分子が 上側の角だと

結果は プラス 偏角


P5170007.JPG
08


こんな感じに

P5170008.JPG
09

なるのですが

P5170009.JPG
10

今度は

分子 - 分母 で

分子が 下側の 角の時

P5170010.JPG
11

この赤枠を

クローズアップすると


P5170011.JPG
12


角度の 違いがあるときも

P5170012.JPG
13

偏角は マイナスで

P5170013.JPG
14

出てくるんですよ

P5170014.JPG
15

というわけで

一つの問題で


たとえば 三角形が

あります

とだけあると


偏角は プラス マイナス で出てくる


P5170015.JPG
16
それを 踏まえ

問題行ってみましょう

ここからですよ


P5170016.JPG
17

まず

分母 分子が

何をあらわしてるか


位置ベクトルで考えると

AB 分の AC


P5170017.JPG
18

これを 原点に 平行移動して

偏角を 考えるに



2辺の 偏角 の 差が 偏角になり


今回 題意より


ABCは 正三角形なので

各頂点は 60度


π/3

というわけで


三角形の 設定の仕方で

偏角は プラスマイナス π/3


P5170018.JPG
19


偏角が プラスマイナス π/3 で

絶対値が 1


辺の長さが 3辺とも 等しいですから


P5170019.JPG
20

絶対値と 偏角 が わかれば

極形式が 求まるので

P5170020.JPG

21

除法の 極形式は こんなで

P5170021.JPG
22

三角形の 比の値から

サイン コサイン の 負角の公式から

値を 代入したら


左辺 = こんな感じで


証明終わり


P5170022.JPG
23

Z=x+yi

として

軌跡を 求めると

絶対値が 1であるから

絶対値を 辺々 2乗して


P5170023.JPG
24

これは 原点中心の 半径1の円


P5170024.JPG
25

複素数 Z- 2 は  2を α

Z - 2 の Zを P とすれば

ベクトルは   αP ベクトルなので

偏角は

P5170025.JPG
26

α 周りに x軸の 正の方向と なす角 であるので



P5170026.JPG
27
偏角の 範囲は こうです

P5170027.JPG
28

問題を 読んでいただいて

P5170028.JPG
29

題から 図を 起してくると

こんな感じの 


それで

偏角なんですが

ぶんぼ ぶんし で 

ぶんし マイナス ぶんぼ



分子側が 引かれる 方か 

     引く   方か



プラスマイナス が出てくるので


P5170029.JPG
30

題意の三角形は

直角2等辺三角形 ナタメ


偏角は プラスマイナス π/4

45度



α分の β 




絶対値を 計算すれば √2

P5170030.JPG

31

絶対値 と 偏角がでれば

極形式は

こうでしょ

P5170031.JPG
32


これを 計算すると こんな感じ

P5170032.JPG
33

一見 プラスマイナスがあるので

まずい 感じが しますが

P5170033.JPG
34


式変形してから

辺々 2乗すると

左辺

右辺 


P5170034.JPG
35

うまくできていますよね


なったデショ

P5170035.JPG
36

逆に

これが  言える ならば


αは ゼロでないので

2乗して

辺々 α2乗で 割る

P5170036.JPG

37

置き換えを 使って

P5170037.JPG
38

α分のβは 1プラスマイナス i



P5170038.JPG
39

この複素数の 絶対値は √2


偏角の値は   1プラスマイナス i

になるので


これを

複素平面上で

偏角を 見れば

プラスマイナス π/4

45度


P5170039.JPG
40


β = √2α


P5170040.JPG
41

偏角の 位置と 辺の比の値を

見ると

P5170041.JPG
42

直角2等辺三角形 になる

なので

必要十分である


ラストは


P5170042.JPG

43

三角形の 形は 見えてないですが

因数分解してくと

まず 整理して

Z3 で 整理するでしょ


P5170043.JPG
44

解の公式を

いいんかな

P5170044.JPG
45

だいじょかや


P5170045.JPG
46

おー

見えてきた

P5170046.JPG
47

複素数が プラスマイナス √3i

絶対値が √3

P5170047.JPG
48

複素平面に 複素数を プロット して

偏角は

プラスマイナス π/2

90度


P5170048.JPG
49
分母 分子の 辺は

分母 BA   分子 BC


P5170049.JPG

50
偏角と 辺の 位置関係

絶対値から

辺の比を


出してきてものを じゃナイスカ

P5170050.JPG
51


こうですよ


P5170051.JPG
お疲れ様です。



( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年05月13日

28008 複素数とベクトル    回転






28008 複素数とベクトル

回転


01


任意の 複素数 Z a+bi

を 点 P で表す


Z1 = cosΘ + i sinΘ

とし

Zを 任意の 複素数とする時

Z・Z1 を 表す 点 Qは

Zを表す点 を 原点 周りに

Θ だけ 回転した 点であることを

証明せよ
P5120001.JPG
02


原点周りで

複素数 Zに 


Z1を かけると

Z・Z1は 


Zを 原点周りに Θ 回転させたもの



なる

ということなのですが


まず 極形式に 揃えないと

都合が悪いので


Zの 偏角と 座標が 任意なので


一般的な 形にしてじゃナイスカ


P5120002.JPG
03

こんな感じに 成るでしょ

これを 掛け合わせると

こうなるんですよ

公式


P5120003.JPG
04

なんでかは?


掛け合わせっるでしょ

展開


整理して


実部 虚部 に分けて


ソレゾレ

コサイン  サイン の 加法定理で

変形すると

こうですよ

P5120004.JPG
05

今のは 

一般的なものだったから



今回の問題では

こうでしょ

P5120005.JPG
06



ナタメ

x軸 と なす角が 一番大きいところ Z・Z1

角 XOQ = α+θ

2番目に大きいところ  Z

角 XOP = α


3番目が 

角 X O Z1  =Θ   Z1



P5120006.JPG

07

一呼吸

極形式は 偏角

絶対値 



P5120007.JPG

08

まず

変換後の 絶対値 の長さは」 

同じ

OQ=OP=r

P5120008.JPG
09

OPから OQに 回転したのだから

偏角の差は

Θ

P5120009.JPG
10

というわけで

任意の 複素数 Zに 


Z1を かけたものは

Zを( Zを表す点Pを )

原点周りに

Θ だけ 回転したものになる


P5120010.JPG

11

まとめると

こうですよね

P5120011.JPG
12


絶対値が 等しくて


偏角が こう変わってると

P5120012.JPG
13

ここで

もし

複素数 Z は そのままに

Z1が i だったら


極形式は

絶対値が 今回は 1


偏角は

複素平面上の 座標から 読み取ると

90度 π/2


P5120013.JPG
14

そうすると

さっきみたいに

掛け算を すると


Zに Z1を かけた後の 絶対値は

変わらない

偏角が 増えている


これは 原点周りに

Zを 90ど 回転した形


P5120014.JPG
15

さらに

今度は

Z

かける


Z1



Z1の 絶対値が r1だったらば

まずは 掛け算

P5120015.JPG
16

偏角は Z1と同じだけ

回転していて


OP から OQに 回転するのに

Θだけ 回転している


絶対値の方は

rが rr1

になっていて


r1倍に 成っている

二つの 三角形の相似から 比の値で

P5120016.JPG
17

それで

偏角 に関しては

掛け算は(乗法)こんな 感じ

P5120017.JPG

18

割り算は (除法)


P5120018.JPG
19


こんな感じで

P5120019.JPG
20

こういった感じに

P5120020.JPG
21

計算問題

次の点と Z との 位置関係を いえ


まず Zの 極形式を

一般的な形に と しておいて


分母の i

を こう考えると



極形式に直せば

絶対値が 1 偏角が 90ど

P5120021.JPG
22

分母を 有理化の様に


P5120022.JPG
23


ここは 加法 定理を

使って

やっていきましたが

P5120023.JPG
24


結果を見れば

除法の 公式を 使えば

一発

だったと 分かるでしょ

P5120024.JPG

25

図に書けば こんな感じですか


P5120025.JPG

26

次は

分子の √2は ちょっと置いといて



分母を極形式に直したらば

P5120026.JPG

27

√ 2が 消えて

P5120027.JPG

28



除法の公式から

こんな感じ

P5120028.JPG
29

これも 消えるのかな

分母を

極形式に なおして

P5120029.JPG
30

あー

やっぱり

うんまく できてますね

P5120030.JPG
31

こんな感じだけど


P5120031.JPG
32

コレダと 分かりづらいから


こんな感じで

P5120032.JPG
33

次の 式を 証明せよ

読んでいただいて


P5120033.JPG

34



まず  Z (P)を Θ 回転するのだけれど


赤い 平行四辺形を考えて

ぴーぜろ ピー


を 原点まで

平行移動して

OQとするでしょ

P5120034.JPG
35

OQは 平行四辺形の 大変で

ぴーぜろ ピー と 等しいので


ベクトルは「 平行移動して 考えていい 」

これは 重要なとこですよ


ぴーぜろ ピー は Z-α


P5120035.JPG

36

OQを 原点周りに

Θ だけ 回転した点を

Q'とすれば


Θ 回転するのは cosΘ + i sinΘ


OQは Z-α
 

だから

P5120036.JPG
37

次に この赤い 平行四辺形で 考えると



OQ'= Z'-α

なので

P5120037.JPG

38


ピーゼロ ぴーを

ピーゼロ ぴーダッシュ


に 持って行った

点Z' は

Z'  = α + (Z-α)(cosΘ + i sinΘ )


よって

Z'-α= (Z-α)(cosΘ + i sinΘ )

P5120038.JPG
39

ラストは

複素平面上に

正方形 ABCD がある

点A,Bの 表す 複素数が

ソレゾレ α 、 β であるとき


点 C 、D の表す 複素数を 求めよ

P5120039.JPG

40


まず 正方形の C について

BAを プラス・マイナス 90ど 

回転 した場所が考えらるるので


回転を 使いたいので

Bを 原点に 平行移動して




BAベクトルは
 
α-β になるので


(ベクトルは 平行どうして 考えてよい )


B'A' ベクトル 

B'を 原点に 平行移動したから


OA'ベクトルは

α-β



P5120040.JPG

41
プラス・マイナス 90度の

回転を 掛け算で


複素数の 回転


P5120041.JPG
42

C
の場所が 二つ 考えられて


C’

C''


P5120042.JPG
43



この回転したものを

元の 位置まで

平行移動すると

点Bの 表す 複素数は β であるので

点Cは β プラス・マイナス (α-β)i

P5120043.JPG
44

同様に 点Dも

今度は 点Aを 原点に 平行移動して

P5120044.JPG
45

ABベクトルは β-α であるので

P5120045.JPG
46

プラス・マイナス回転させたときの

Dを D' 、D''を 計算して

元の 位置に 平行移動すれば

P5120046.JPG
47

まとめまして

こんな感じで


(α 、β は 複素数)

P5120047.JPG

お疲れ様です。



( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年05月04日

28007 複素数とベクトル  「重要」 複素数の 乗法・除法





複素数の 乗法・除法

01

複素数Z=a+bi を

極形式に 書き換えたものを 使うと

乗法 除法で 偏角の計算が 便利である


公式は こうなんですが
P5040001.JPG

02

乗法の方から 見てくと

掛け合わせるでしょ

絶対値の r r を

前に 出しといて


複素数の展開

P5040002.JPG
03

実部 虚部の なかみを

加法定理で


P5040003.JPG
04

偏角を 

足し合わせた形に


乗法

P5040004.JPG

05

除法は

P5040005.JPG
06

まず 分母を 有理化の時の様に

そうしたならば

P5040006.JPG
07

分子は

P5040007.JPG
08

展開して

P5040008.JPG
09
‏加法定理は こんなだから

プラス マイナス 間違えないように

P5040009.JPG
10

除法は

偏角の 引き算の 形に


P5040010.JPG
11

乗法と 除法を 証明したので


ここからの 問題を解くときに

すでに 証明済み ということで

P5040011.JPG
12

左辺を ➀ABを それぞれ

足し算

P5040012.JPG
13

和を 積に 変える 公式が

あったじゃナイスカ

P5040013.JPG
14


➀ABの 実部 虚部を

積の 形に 塊にして


P5040014.JPG
15
➀ABを それぞれ 同類項で くくって

P5040015.JPG
16

こんな感じにするでしょ

P5040016.JPG
17

これがさ みんな 掛け合わさるんだから

P5040017.JPG
18

右辺の 8が出てきたでしょ

P5040018.JPG
19

ここで 偏角 の入った式の 掛け算

乗法ですよ


P5040019.JPG
20

先に 証明済みの 公式で

二つづつ 順次 掛け合わせると

P5040020.JPG
21

もうちょっと

左辺と 右辺 どこが違うか 見ると

P5040021.JPG
22

そこで


z1・z2・z3を

計算するとさ


P5040022.JPG
23


ちょうど 左辺の しっぽと 同じになったので


出来ました

P5040023.JPG
24

計算問題

P5040024.JPG
25

分母から 有理化の時の様に

計算してきますと

P5040025.JPG
26


分子が 綺麗な形になって

P5040026.JPG
27

二つづつ かけてくと

P5040027.JPG
28

Θが 15度


i
だね

P5040028.JPG
29

次も これもさ

通分して

有理かみたいにして

今みたいに やればいいけど

もうすこし 簡単に


P5040029.JPG
30

極形式にして

除法の公式に 持ち込めばさ

P5040030.JPG
31

こんな感じに

簡単に


P5040031.JPG
32

整理したら 右辺


P5040032.JPG
33

問題を 読んでいただいて


まず Zを 求めないと


P5040033.JPG
34


絶対値と 偏角 できてるので

極形式から


こうでしょ

P5040034.JPG
35

オメガは 

これはさ

極形式 にするには


行ってみましょう

P5040035.JPG
36


今度はどうだ

P5040036.JPG
37

ここで

最近よく使ってる 調整法で

P5040037.JPG
38


いじると


P5040038.JPG
39


偏角は 同じでないといけないので

P5040039.JPG
40

サイン と コサイン が 場所が 

ぎゃくに なる様に


P5040040.JPG
41

コンななんですが


絶対値は プラス

P5040041.JPG
42

αの範囲を 見ると

サイン関数の 0から π は プラス


これでいいのだ

P5040042.JPG

43

偉く 難しそうなんですが


まず ωの 2乗を 計算じゃナイスカ

P5040043.JPG
44

こんな感じで

P5040044.JPG
45

んん〜〜〜〜だいじょ〜かや


左辺の 極形式を 簡単な形にですよ

P5040045.JPG
46


ここで

わざと

マイナスを 出してくると

P5040046.JPG
47


これはさ


P5040047.JPG
48
ゼット だんか


複素平面上に Z( -1,0) を 書くと 


偏角 αは π


P5040048.JPG
49

問題




コサイン サイン の 値を 求めるのだけれど

P5040049.JPG

50
まず 順に




P5040050.JPG

51

これを 整理して

P5040051.JPG
52

こうでしょ

P5040052.JPG
53

極形式を 2つ


P5040053.JPG
54

これと これを Z1
 
と しよか

P5040054.JPG
55

こっちを Z2 として


P5040055.JPG
56

Z

Z1

Z2

としてみれば


P5040056.JPG
57

複素数の 除法を やるとさ

P5040057.JPG
58

二つの 式が 同値になるから


実部の 比較で コサイン


虚部の 比較で サイン


P5040058.JPG
59

コサイン

P5040059.JPG
60

サイン


なのでした

P5040060.JPG

お疲れ様です。





( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年04月30日

28006 複素数とベクトル 極形式





大人のさび落とし

複素数とベクトル 極形式


01

複素数を 表すときに

今まではZ=a+bi

そこへ

今度は 複素平面(ガウス平面)の

原点と 点P の 距離 を



OPと x軸の 正の方向の なす角を Θ(シータ)

とすれば

実部 aは r分の コサインθ


虚部 bは r分の サインΘ


になり

P4300001.JPG
02

この時 シータヲ Zの 偏角(へんかく) といい

arg(Z) ∠(z) amp Z


で表す

絶対値 rは 1通りに決まるが


偏角には 同じ 動径が 無数にあるため

Θ + 2n π

nは整数



なるべく 絶対値の

小さい 角を 使って現した方が

分かりやすいので


0 以上 Θ   2π 未満

と 明記して

ただ一つに 決めている


P4300002.JPG

03
実際に どんなものか 見てみますと

P4300003.JPG
04

複素数の 時の 展開の 仕方は

ちょっと 違ったですよ ね

P4300004.JPG
05
こんな感じに 

掛け合わせると

実部 虚部に 成って

P4300005.JPG
06


これで 終わりではなくて

ここから

これで いつもの 形


ここから 極形式


rは 絶対値 シータは 偏角 

複素平面上の Z を P(z) としたときの

OPとx軸の正の方向のなす角 が 偏角


P4300006.JPG

07

複素平面に P(z)を 取って

rは 2


座標から P( 1、√3 )

P4300007.JPG

08

偏角は この なす角の事なので


60度は π/3

P4300008.JPG

09


これらを極形式に 代入したらば


こんな感じ


なんか かっこいいね

P4300009.JPG
10


これはさ


分母を

有理化 みたいな 感じに

P4300010.JPG
11

この式の 後ろの とこは

掛け算の 式だから

しゃ しゃ


P4300011.JPG
12

出ましたよ


P4300012.JPG
13

ところがさ

やな事に

i sin Θ の前が マイナスになっていて

ここは プラスに していただきませんと ですよ



やだねー

P4300013.JPG
14

そこで

お経を ひっぱり出してきて

表を 書いて

負角で

sigを (-Θ) にすればさ


まえが プラス


cosは 負角は cosΘと 同じだから

P4300014.JPG
15


こんな感じだって


P4300015.JPG
16

昔は お経 やってたときもあたけどさ


あるとき 和尚さんに 先祖の 供養

してもらったら


なぜか クリスチャンに なってしまってね


これはさ

お経ではないけど

御経式に こんな風に 覚えています

(私の場合 )

P4300016.JPG
17

我が家的には こっちが すっきゃねん


クレドイヌームデウム 


デウム パテー オムニポテンテン


ファクト―レム ケーリエ テーレ 


ビジビリウム オムニム


エテェ インビジビリウム

コノツヅキハ KV 317


P4300017.JPG
18

えんしゅう 行ってみましょう

えんしゅう な ン だ


おやじ ギャグか

ダメだな



これを 踏まえて


P4300018.JPG
19

さいきん


ちょっとやると 疲れるよな

a+bi な 形にして

絶対値を 求め


P4300019.JPG

20

複素平面(ガウス平面)に


作図して


ここでですよ

偏角は x軸の 正方向との なす角 なので

7/4π


P4300020.JPG
21

部品が そろったら

極形式に 代入して

P4300021.JPG
22

これも まず

a+biの 形に 持ち込んでから

P4300022.JPG

23


私の 好きなやつですが

i だからさ




P4300023.JPG


24

こんなデショ

P4300024.JPG
25

次も 行ってみますと

P4300025.JPG
26


有理化 みたいな 感じに

P4300026.JPG
27

なんかさ キュン 見たいな

掛け方デショ




P4300027.JPG

28
絶対値

P4300028.JPG
29

作図すると こんなで

P4300029.JPG
30

なんか かっこいい答えだね


P4300030.JPG
31


今度は 初めから 極形式で でていて

絶対値と 偏角を 求めなさいと言うもの



分かってるとこを 書いて

計算するでしょ

P4300031.JPG
32

これはさ

いいのかな



いけないんです

逆になってるでしょ

P4300032.JPG
33
そこで

私の場合は すぐ

表を 起してきて


それから 考えるに


余角を つかって 変換すればじゃナイスカ

P4300033.JPG
34



-sigΘ  を  負角にして

負角になった sigを cosに 変換すると


P4300034.JPG
35


この方法で いけそうなので

まず 負角に なおして

P4300035.JPG

36


今度は

関数を 変換すれば

P4300036.JPG

37

答えは こんな書き方を するんだって

P4300037.JPG
38
同じように 考えてきますと


P4300038.JPG
39

今度は

どないだ

P4300039.JPG
40

直し方を 見てと

P4300040.JPG
41

こんな感じで

修正してきますと

P4300041.JPG
42


ここらは

三角関数が 頻繁なので

ひやひやしながら

P4300042.JPG
43

こたえは こうです


P4300043.JPG
44

これは 分母を

有理かみたいに

P4300044.JPG

45


簡単にしてくと

P4300045.JPG
46

例によって

またこんな感じなんで

P4300046.JPG
47


しょちゅう 表を 見ながら

(外に やりやすい方法探してくださいね)

P4300047.JPG
48

疲れてくるでしょ

試験中は 食べれないから

スタミナは 大切なんだよ


血糖値を 少し 上げ気味で

維持する


ご飯と カツ

血糖値を あげておいて 


脂分が 下げるのを 阻害する




病気に なってしまったときは

野菜を 先に たくさん食べ

それから かつ丼を 食べると


繊維分が 糖分を おさえてくれるので


また 脂分は からだにとって

必要なモノなので

良質の オリーブオイル


とかですよ


え なんでかって

脳みそは ブドウ糖しか 栄養分に

しない

だから 血糖値が 下がると

ぼーっとして

頭の キレが 落ちてくる


ケ〇〇〇〇

とかいう 難し問題も あるそうですが


大人に なってから 悩んでください

P4300048.JPG
49



ばー
 
が出て来ました


ばー は   共役なので

P4300049.JPG
50

計算を してですよ

P4300050.JPG
51

また 調整するんですが

P4300051.JPG
52

ちょっとでも チョコレートを じゃナイスカ

P4300052.JPG
53

疲れちゃったなぁ〜


P4300053.JPG
54

ここをさ

個々に これをさ

代入してさ

P4300054.JPG
55

突破〜〜〜〜

あの番組良く見てんですよ



P4300055.JPG

56

ラスト


分かるとこから

入れてって

P4300056.JPG
57

なんだからさ


P4300057.JPG
58

意外とカナ

加法定理じゃなくてさ

和を 積に の公式で

P4300058.JPG
59

あったじゃナイスカ

シンタスシンは ニシンの子

シンひくシンは にコスシン

コスタスコスは にコスコス

コスひくこすは ひくにシンシン


P4300059.JPG
60
こんな感じで


P4300060.JPG
61

答えは これでいいのだけれど

じつは 三角関数あまり得意でない

P4300061.JPG
62

んん〜〜〜〜

困ってるんですが


P4300062.JPG
今のコースで 上ってきますが

時に あちこち 他を やりながら



きびし〜〜〜〜

にんにく 3個食べる



( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年04月27日

28005 複素数とベクトル 2点間の距離




大人のさび落とし 28005 複素数とベクトル

2点間の距離


さいきん しゅくだいやってなくてごめんね

架空の 生き物 ぶんぷく茶釜 に


負けないよう

芸を 磨いていたんだよ

冗談は ともかく


お待たせいたしました







01

問題を よんでいただいて

P4270001.JPG
02

でですよ

私自身 少し忘れてるので

ベクトルを 見てくると

平行移動できたり

成分で 表したり

矢印 と 大きさで 表したり

これが 今度は 


複素平面に 成っただけなのだから


P4270002.JPG
03



ベクトルで 同じ意味合いの 問題があったので

B は (2) で 使うため

ここでは 使わないですが


P4270003.JPG
04


位置ベクトルと


ベクトルの 引き算


P4270004.JPG
05


成分が わかってるとき

ベクトルの大きさを

座標で 計算して

P4270005.JPG
06

ベクトルを 

位置ベクトルで 置き換えて

計算して

絶対値を求めて

P4270006.JPG
07

絶対値が = 1 になることから

P4270007.JPG
08


こんな感じの 等式を

辺々二乗して

円の 方程式


コンな意味合い

P4270008.JPG
09


同じことを

複素平面で 行った⇒


戻ってきましたが


P4270009.JPG
10


一定の 複素数 と 変化する 複素数


P4270010.JPG
11


成分は こんなデショ


複素平面では こういう風に 書くんでしたよ


P4270011.JPG
12


位置ベクトルの考え方で

絶対値を 計算するでしょ



P4270012.JPG
13


心配になったので

念のためですが


ベクトルで 引き算を する時は

こんな感じ



絶対値を
 
求める時は


ぎゃくに 成ってますので




ベクトルは 進んでく 方向に 向かって



絶対の時は 大きいほうから 

小さいほうを 引くイメージで


P4270013.JPG
14


こんな感じにナッテじゃナイスカ


P4270014.JPG
15 

図にしたらば こうですか

P4270015.JPG
16

練習を 少し

4問あります


P4270016.JPG
17

複素平面上の 2点で 考えて

P4270017.JPG
18

位置ベクトルの考え方で


成分から 絶対値を計算して

それが 2以下なのだから


P4270018.JPG
19

こんな 不等式になるでしょ

P4270019.JPG
20
これを 

複素平面上に書くと

P4270020.JPG
21

次は 両辺に


複素数に 考えて


P4270021.JPG
22

位置ベクトルに 考えて

不等式を

P4270022.JPG
23

整理したらば

こんな感じ


P4270023.JPG
24

y 方が 小さいか 同じ

線上が 同じなので


小さいのは ラインの下側

P4270024.JPG
25


これは 手ごわそうですが

地道に 行ってみると


ゼット バー は

こんなだから

P4270025.JPG
26

これを 複素数の 時の

展開で


P4270026.JPG
27

整理したら




これを 複素平面 (ガウス平面) 

に書けば

こんなですか



P4270027.JPG
28

次は

左辺 上辺

ソレゾレ

こんな風に 考えれば


P4270028.JPG
29

ゼットから 引く  マイナス2を 

引いたもの


ベクトルでは -2 から Zへ 向かう

ベクトルの 絶対(大きさ )と


ゼットから プラス1を 

引いたもの


ベクトル では 1から Zへ 向かう

ベクトルの 絶対値(大きさ) が



2:1


になっている


左辺が 2   

右辺が 2倍して 等しいから 1


2定点からの 距離の比が 2:1 になる点 Z(x、y)


P4270029.JPG
30


ベクトルで

書くとこんな感じになるけど


AP  BP

Pは Zの事だから


A,B から Z の 距離が 2:1


これは チョメチョメ の ほにゃララら 


P4270030.JPG
31

何でしょ


あったじゃナイスカ


今回の 日の値は 2:1


P4270031.JPG
32


アポロニウスの円で

2:1になるときは


・・・・・・


置いといて


まずA,Bの  内分点 外分点を

計算すると


P4270032.JPG
33
外分点は

こんなで

P4270033.JPG
34


こんな感じに 成るよ


P4270034.JPG
35
始めに 言いますが

アポロニウスの円です


P4270035.JPG
36

複素数Z を こんな感じにして

P(z)





数字の部分

定点 A(3,3)

(複素平面上 )

P4270036.JPG
37

左辺は ベクトルにすれば

点A から

Zに 向かうベクトル


絶対値 Zは 

原点から Zに 向かうベクトル


P4270037.JPG
38


なので

2定点 (0、0)、 (3,3)

からの距離の比が 2:1 になる Z(x、y)

P4270038.JPG
39

というわけで

P4270039.JPG
40

アポロニウスの 円が 見えたので

2定点の 内分点 外分点を 求めて

P4270040.JPG
41


外分は マイナスの 比で 計算してじゃナイスカ

P4270041.JPG
42

こんな感じなので

最小値 最大値

成分で

円の方程式を 出していく時に

方程式を 円の 方程式に

そのですよ 中心が 分かる形に する前に

・・・・・・・・・

x y の 二乗の 係数を 1 にしたときに

アポロニウスの の円であれば

後ろに 分数で


内分の する 分母が 出現するので


2:1 なら 3分の

こんな時は アポロニウスの 円と 

気が付かなかったとしても

アポロニウスの 円を 

疑ってみる 必要がある


P4270042.JPG


43

問題を 読んでいただいて

P4270043.JPG
44

題意より

ひとつめの 条件式から

O は 三角形ABCの 外心


P4270044.JPG
45

正三角形であるならば

外心と 重心が 一致する


重心の 式は こうでしょ


なったじゃナイスカ


P4270045.JPG
46

ナタメ

P4270046.JPG
47


今度は 長方形です

P4270047.JPG
48

まずは

外心


P4270048.JPG
49

もう一つ

二つ 二つに 左右分けて

2で割ると 中点


P4270049.JPG
50

対角線の 場合は

中点と 原点が 一致して


しかも 


4点は 円周上にあるので


対角線の長さが等しく

互いに 他を 2等分してるので

長方形


P4270050.JPG
51


もう一つの パターンは

さっきと 同じく 中点を

計算した場合


頂点の 記号が 違った パターンの時


P4270051.JPG
52

こんな感じで

中点の 位置が 違うんですが

P4270052.JPG
53

でもですよ

P4270053.JPG
54

さっきの パターンに 成る計も

可能なわけで

P4270054.JPG
55
どちらにしても

P4270055.JPG
56

長方形の 性質

対角線の長さが等しく

互いに 他を 2等分してるので

長方形

P4270056.JPG


お疲れ様です。































































































  

 






















































( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年03月26日

28004 大人のさび落とし 複素数とベクトル   分点


複素数とベクトル   分点

複素数と ベクトル 分点

01

複素数 z1 z2 が与えられて

いて

複素平面上で

z1 :P1  z2 :P2

とする時に

線分P1P2

を 表す 数(複素数)は

どんな数になるか



三角形の 頂点が z1、z2、z3 で

与えられたとき


z1:P1  z2:P2    z3:P3

とすれば


三角形 P1 P2 P3


の重心は どんな数 (複素数) になるか
P3260001.JPG

02

二つの 複素数を

まず こんな感じにするじゃナイスカ


xy 座標に 書くときは

実部を x 座標  、 虚部を y 座標

と言う約束なので( 複素平面 )


P3260002.JPG
03

P1 P2 を こんな感じに 

するでしょ


原点O との関係で

位置ベクトルの 分点座標

でも 出るのですが


座標が 分かってるので

P3260003.JPG
04

座標の性質を 使って


x座標 ( 実部 )

y座標 ( 虚部 )

ごとに 中点の 座標を 求めて


複素数の 形に 入れると

P3260004.JPG
 
05

こんな感じで

P3260005.JPG
06

これを 整理したらば

こうだよ

P3260006.JPG

07
だからにして

三角形の 重心も


座標ごとに

実部 虚部 で 計算すればさ

P3260007.JPG
08

こうなんだからさ

P3260008.JPG
09

代入して

展開して

まとめて


P3260009.JPG
10

なるでしょ

P3260010.JPG
11

一般に

分点座標は

分点ベクトル の計算の様に

座標の 性質を 使って


P3260011.JPG
12

代入して

整理して

まとめると


こんな感じになる

P3260012.JPG
13

ここから わすれてると

急に 足がたたなくなり

アップアップ


z1   z2 を 結ぶ 線分上の 点を

z とすれば

この この方程式 が成り立つことを

証明せよ


あったじゃナイスカ

ベクトル方程式

P3260013.JPG
14


複素平面に 変わっただけだからさ

P3260014.JPG
15

このベクトル方程式の表すところは

OA=a ベクトル  OB=bベクトル

の 二点 A,B を 通る 直線の

方程式で


t に 制限があるときは  線分になる

P3260015.JPG
16

今回 t に 制限がかかっていて

0以上 t 1以下

これは 線分 


しかも 二点 Z1 Z2 間 

Z1 Z2 含む線分になる

P3260016.JPG
17

Z1 から Z2 までを 1として


その間を  t: 1−t

に分ける 点が 



tの値と共に

動く

のだから


その軌跡は 線分になると

P3260017.JPG
18

ねねね

だぁーからね



実部と 虚部を

ソレゾレ


t:1−t に 分点座標


Z= に 複素数 に代入したらば

P3260018.JPG

19

分母は t が消えて 

1になって


ソレゾレ 展開して 


まとめて


P3260019.JPG
20


なったじゃナイスカ

P3260020.JPG
21


今度は もう少し

考えよう


ちょっと〜 いいですか

これも 形は ベクトル方程式

なんだけど


さっきと 書き方が 違う

P3260021.JPG
22

この ベクトル方程式の方は

m+n=1 のとき は

さっきと同じ

A,B を 通る 直線になり

m+n=1  

かつ mが 0以上 、nが 0以上

の時は  二点

AB間の 線分になる( 点A 点B 含む)

P3260022.JPG
23

問題は m+n=2 のとき


図のように 原点からの a,b

ベクトルの 距離が 2倍になる

そこへ

m、 n が 0以上なので

A' 、B' 間の 線分になる


P3260023.JPG
24

m+n=1  のときは


どちらも 


同じ意味に 成るでしょ

( 分点ベクトル )



P3260024.JPG
25

くどいようですが

こんな感じに

まとめておきます


P3260025.JPG
26

これらを 踏まえて


線分の 方程式で


出ているんですが


線分の 位置ベクトル と言うカナ


1から 2 まで

変わるでしょ

1の ときは


z1から z2までの線分


P3260026.JPG
27

a+b=2の ときは


位置ベクトルが 

2倍に 伸びた感じで

P3260027.JPG
28

さっきのと 合わせて

こんな感じかな


P3260028.JPG
29

それで

答えは 台形 になるのだけれど


その過程を 作りだす

一本 一本 の 線分の 

方程式は


こういうものがあるとですよ

P3260029.JPG
30


今回の 問題に

当てはめると

こんな感じに なって


P3260030.JPG
31


K=1 の時は

そのまま


K=2 のときは


P3260031.JPG
32


この 式の K に 2が 

入るんだから

P3260032.JPG

33

こんな感じに なる


ベクトルは 2倍に 伸びてるの

分かりますか




ベクトルの 前の 係数は

両方を 足すと 1 になる


つまり

z1’ z2’ 間を 1として

a/2 : b/2


に 内分する 点の軌跡

P3260033.JPG
34

a+b=k 

k が 1より大きく 2未満

の時は


図の 上と 下の 間にある

線分


P3260034.JPG
35

だから

台形に 成る

P3260035.JPG
36

分かり ずらいかった ですか

やだ だった

日本語 まじめにやらんといかんですか

P3260036.JPG

37


m+n =1 の時


直線を 表すにですが

赤いところが 内分領域


黒いところが 外分領域


P3260037.JPG
38

この ベクトル方程式は

おぼえてないと 苦労するので


ベクトル の アームが 伸びる感じ


P3260038.JPG
39

外分って こんな感じだからさ

P3260039.JPG
40

係数 和が 1になる


P3260040.JPG

 お疲れ様です。

( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年03月15日

28003 複素数の加法・減法 大人のさび落とし 旧数2 訂正あり ㉞ ㊱ 





複素数の加法・減法

01

絶対値の 不等式があるのですが

たまに これが 出てくると

これ どう言う 意味?


分かんないのは 〜


〜 は 大きさの 差

A が おおきいか Bが 大きいかは

分からないけど

A絶対値 〜 B絶対値



大きい方から 小さい方を 引いた 差


それを 踏まえまして


問題

P3150001.JPG



02

それで

複素数と言うものは

こんなぁ 感じだったので


P3150002.JPG
03

二つの 複素数を

こんな感じに してみると

不等式の 

左 中央 右

のそれぞれの 意味は


P3150003.JPG
04

それで

複素数を xy 平面上に 

対応させる 方法が

あったじゃナイスカね



複素平面 (ガウス平面)

複素数の 実部を x軸

複素数の 虚部を y軸

に対応させて


その点を Pとして

原点との 位置ベクトルにして


ベクトルで 計算する


平行四辺形にして

P3150004.JPG
05

Zの 絶対値と言うのは

OPベクトル の事になるので

P3150005.JPG

06

P1 P2 P3 として

平行四辺形で 考えると

O P1 P2 P3 が 平行四辺形になるとき

P3150006.JPG
07

三角形 O P1  P3 で 考えると

三角形の

2辺の和・差 と 第三辺の関係から


P3150007.JPG
08

こういうのがあったじゃナイスカ


OP3を 第三辺として


二辺の和・差と にすると


P3150008.JPG

09


中央が 第三辺

左が 二辺の差  右が 二辺の和

P3150009.JPG
10


ところが

複素平面上で

位置ベクトルを

複素数に 置き換えると



不等式の 概形が

P3150010.JPG
11

どうしてなんだの時

視覚的には

こんなかな

P3150011.JPG
12

等号に なるときは

ベクトルが

一直線上に なるときで


同じ向き の時



反対向き の時


P3150012.JPG
13

全部 場合を 合わせると

不等式の 出来上がり

P3150013.JPG

14

複素平面上に

点P(z1) 、 点Q(z2) 

が 与えられている



次の 点を 求めよ (1)〜(4)


P3150014.JPG
15
(1)

位置ベクトル で考えると

OP ベクトル OQ ベクトルの

分点ベクトル になっていて

中点は 1:1

に分けるわけで

これは 中点の公式 そのままだから

中点の 位置ベクトルの

矢印の先端は



PQの 中点になる

P3150015.JPG
16

(2)

これも 位置ベクトルの

分点ベクトルを 使って

その 矢印の 先端で

考えるのですが


点Qと 反対側に 原点に対象に 点Q’を

取れば

OP と OQ’の 分点ベクトル

中点と 考えて

こんな感じ

P3150016.JPG
17

(3)

次も

さっきみたいに Q'を 使って


考えれば

分点ベクトル 

中点 なのですが


複素数のバー のついたもののあつかは

共役複素数になるので


実軸を はさんで

対称なところに

R にしてしまいましたが


P3150017.JPG
18

後は 中点を 分点ベクトルで

だして

矢印の 先端


P3150018.JPG
19

(4)は どうかなと

通分して

−2z2を


ひと塊で

Qと反対方向に 原点を挟んで

Qとの 2倍の距離に Q"(z2”)

として

中点で 考えると

矢印の 先端

P3150019.JPG

20


複素平面上に 三角形があって

さらに 


その三角形の それぞれの 頂点に


zを たした 三角形を

作ると

元の三角形と

どんな関係に 成ってますかと


P3150020.JPG
21

題意を 図にしていくと

三角形 z1、z2、z3

と z


位置ベクトルで

足し算して


P3150021.JPG
22

z1、z2、z3 を P,Q R

zをs


として

新しくできる

三角形を

t u v

とすれば


P3150022.JPG
23

三角形 PQR



三角形 TUV



位置ベクトルを 使って

それぞれの 三角形の 辺を ベクトル

表示することを

考えると

それぞれの 頂点は

三角形 PQRは

OP OQ OR




P3150023.JPG

24
三角形TUV
 
の方は

それぞれの

頂点の 位置ベクトルが


OP+OS OQ+OS OR+OS


P3150024.JPG
25
三角形の それぞれの 3辺を

ベクトルにすると

三角形PQR の方は

こんな感じ

P3150025.JPG
26


三角形TUVの TUは PQと同じ

P3150026.JPG

27


三角形TUVの UVは ORと同じ


P3150027.JPG
28

三角形TUVの VTは RPと同じ

P3150028.JPG

29
ということは

元の三角形を

OZ方向に 絶対値Z だけ

平行移動した関係


P3150029.JPG
30

問題を 読んでいただいて


P3150030.JPG
31

まず xα + yβ の形は

どんな感じかと言うと


方向と 大きさの 違う 二つの ベクトルがあれば

mα + nβ で 平面上の 全ての 点が 表せる

平行四辺形になるのだけれど

P3150031.JPG
32

二つの ベクトルの 前の

変数を 変化させると

平行四辺形の

内部 および 周上を

びっしり くまなく 埋めつくすので

α + β を 対角線にもつ

平行四辺形の 面積

P3150032.JPG
33


なので

赤い部分が 最大に なるとき

P3150033.JPG

34


と言うのは

α 、β は 動くので


平行四辺形の 面積が変わる

P3150034.JPG
訂正 ↓
P3150001.JPG


35

題意に α 、βは 絶対値1を

保ちながら
 
動くとあるので



複素数の 絶対とは

複素平面上では

Oα 、Oβ

なのであるから


平行四辺形の

隣辺 が 1

の 平行四辺形で




P3150035.JPG



36

平行四辺形の 面積で

三角形の 面積の 2倍を 使うと


図の部分を ∠ Θ

にすれば


面積Sは


・・・・・・

計算すると

P3150036.JPG
訂正 ↓
P3150002.JPG


37

sin Θ


サインΘが 最大になるのは

π/2


の時

面積の最大値は 1

P3150037.JPG

お疲れ様です。


( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






カテゴリーアーカイブ
最新記事
タグクラウド
写真ギャラリー
数学Uの引き出し
ファン
検索
<< 2023年05月 >>
  1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30 31      
最新コメント
プロフィール
宮下 敬則さんの画像
宮下 敬則
プロフィール
×

この広告は30日以上新しい記事の更新がないブログに表示されております。