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長さが虚数となったしまいました
甘えているようで気がひけますが、この問題は「後期」のもので赤本などがありません。大学のHPからダウンロードしたのですが、解答のみで解説がありません。
添付ファイルしたつもりですが(下の「ファイルを選択」の下に「奇跡の最小値.jpg」とあります)この⑷です。計算したら長さが虚数になってしまいました。方針だけでもご教授願えませんでしょうか。
指摘されてみると、自分の杜撰さに気づき悲しくなります。計算してみたら解答と合わない・・・。たぶん、共役複素数の積でやるべきなのでしょうが勉強不足でどうしたら良いか分からず力任せに計算しようとしたからマズイのかも。
ST^2を計算してみたら(計算ミスがなければ)添付ファイルのようになりました。これは、3√5≦|z|≦5√5 という範囲があるし、|z|の二次式が出てきたので二次関数の最大・最小の問題に帰着するのかと考えました。|z|=45-90i という結論の意味が分かりません。
絶対値に虚数 i が含まれる意味が分からない。計算ミスなのか、根本的に勘違いしているのか、行き詰りました。⑷の解答は50(√5-1)です。
(追記: 2024年7月7日10:19)
どこから投稿していいのか分からないので、こちらから。
書いてもらった解答を見たら納得できました。複素数平面というので関数として考えようとしていたら「方べきの定理」や「相加相乗平均」とは、視野が狭すぎたようです。精進します。どうもありがとうございました!
回答
まずはじめに、前の質問の回答でSをQと書いていました。訂正しましたので読み直してください。
あなたの答案の下から4行目、気持ちは分かりますが、その式はあくまでも「TからSに向かうベクトルを表す複素数(変な言い方ですがわかります?)」を表しているのでST=ではありません。ST=(4行目で表わされる複素数の絶対値)ですよね。
それから、Sが表す複素数は $\dfrac{75}{|z|}\cdot \dfrac{z}{|z|}$ です。さっきまでこれを間違えたままで気が付きませんでした。
Sを表す複素数は絶対値が$\dfrac{75}{|z|}$ で、方向がzと同じなので、zの方向に長さが1の複素数をかけなければいけませんでした。(さっきまではただzをかけていました(恥))
この後は、画像を見てください。
*実部を2乗するカッコの中の分子が|z|²になってますが、|z|の間違いです。重ね重ねお詫び!!
最後の方で相加相乗平均のかんけいを使います。
等号成立条件が|z|の範囲に入っているかの見極めが面倒ですが、5の4乗根は2.23の平方根ですので、1.4より大きいだろう、1.5より小さいことは分かりますので、範囲内にあることは確認できます。
とんだところで間違えたまま時間をつぶさせてしまい、申し訳なかったです。
これで大丈夫ですか?分かったとか、まだこのへんがわからないから説明してほしいとか、コメント欄に何か返事を書いてください。よろしく。
(追記: 2024年7月7日10:45)
写真をアップしてくれたのですね。ただ、それだけだと通知が来ないので、コメントを追加してください。それがないとずっと気が付かないままになってしまいます。
新しい答案を見ました。残念ながら、上から3行目の2番目のイコールはダメです!
a ,bを複素数としたとき $|a-b|^2=|a|^2-2ab+|b|^2$ とはなりませんよ。特にabの部分はまだ複素数ですから絶対値が実数であることに反しますしね。間違った公式を勝手に作ってしまったようです。
$|a-b|^2=(a-b)(\overline{a-b})=(a-b)(\overline{a}-\overline{b})$ として計算するか、私がやったようにa-bという複素数を実部虚部に分けてから実部²+虚部²を求めないといけません。
これでやってみてください。相当な計算力を求められている問題ですね。差し支えなければ出題校名を聞きたいですねぇ。
(4)の正解をお持ちなら、教えてください。
新しい答案、拝見しました。「…の最小値を考えると|z|=3√5のとき」というのは早合点です。この式からはわからないですよ。ちゃんと|z|²を計算しましょう。
⑷の解答は50(√5-1)です。計算をやり直してみます!
間違えてました(涙)。書き直しましたので見てください。これで答はでましたので、あとはあなたが理解しにくいところがあったら言ってください。
今回はいろいろありがとうございました。この問題は名古屋工業大学の後期の問題でした。中京地区では名古屋大学の工学部についで難関なので難しいです。
「甘えているようで気がひけますが」全然そんなこと考える必要はないです!こっちは好きでやっていることですのでね。いくらでも聞いてください。