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【新課程】数研出版:数学Ⅱ[709]

このページは、数研出版:数学Ⅱ[709]
 第2章 複素数と方程式
教科書の復習から入試の入門まで|数学入門問題精講
旺文社の入門問題精講シリーズの紹介高校生の皆さん、数学の勉強に困ったことはありませんか?教科書の内容...

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数研出版数学Ⅱ 第1章 式と証明
数研出版数学Ⅱ 第2章 複素数と方程式
数研出版数学Ⅱ 第3章 図形と方程式
数研出版数学Ⅱ 第4章 三角関数
数研出版数学Ⅱ 第5章 指数関数と対数関数
数研出版数学Ⅱ 第6章 微分法と積分法

 



第2章 複素数と方程式

p.42 練習1\({\small (1)}~\)実部 \(-2\)、虚部 \(-3\)
\({\small (2)}~\)実部 \(-\displaystyle \frac{2}{3}\)、虚部 \(\displaystyle \frac{\sqrt{5}}{3}\)
\({\small (3)}~\)実部 \(-4\)、虚部 \(0\)
\({\small (4)}~\)実部 \(0\)、虚部 \(5\)


解法のPoint|複素数の実部・虚部
p.43 練習2\({\small (1)}~x=-3~,~y=-3\)
\({\small (2)}~x=2~,~y=-3\)


解法のPoint|複素数の相等
p.43 練習3\({\small (1)}~10-i\)  \({\small (2)}~2-3i\)
\({\small (3)}~-3+i\)  \({\small (4)}~12+5i\)


解法のPoint|複素数の加法・減法
p.44 練習4\({\small (1)}~12+5i\)  \({\small (2)}~-8-6i\)
\({\small (3)}~25\)  \({\small (4)}~-i\)


解法のPoint|複素数の乗法
p.44 練習5\({\small (1)}~3-2i\)  \({\small (2)}~-4+5i\)
\({\small (3)}~-\sqrt{3}i\)  \({\small (4)}~-5\)


解法のPoint|共役な複素数
p.45 練習6\({\small (1)}~1-2i\)  \({\small (2)}~-\displaystyle \frac{\,1\,}{\,5\,}+\displaystyle \frac{\,3\,}{\,5\,}i\)


\({\small (3)}~\displaystyle \frac{\,5\,}{\,13\,}-\displaystyle \frac{\,12\,}{\,13\,}i\)


解法のPoint|複素数の除法
p.46 練習7\({\small (1)}~-12\)  \({\small (2)}~-\sqrt{3}i\)
\({\small (3)}~3\)  \({\small (4)}~\displaystyle \frac{\,\sqrt{6}\,}{\,3\,}i\)


解法のPoint|負の数の平方根の計算
p.46 深める\({\small (1)}~\)成り立つ
\({\small (2)}~\displaystyle \frac{\,1\,}{\,\sqrt{-3}\,}=-\sqrt{-\displaystyle \frac{\,1\,}{\,3\,}}\)

p.47 練習8\({\small (1)}~\displaystyle \frac{\,-1\pm\sqrt{3}i\,}{2}\)  \({\small (2)}~\displaystyle \frac{\,7\pm\sqrt{11}i\,}{6}\)


\({\small (3)}~\displaystyle \frac{\,3\pm\sqrt{5}i\,}{2}\)  \({\small (4)}~5\pm i\)


解法のPoint|複素数範囲の2次方程式の解
p.49 練習9\({\small (1)}~\)異なる2つの実数解
\({\small (2)}~\)異なる2つの実数解
\({\small (3)}~\)異なる2つの虚数解
\({\small (4)}~\)重解


解法のPoint|複素数範囲の2次方程式の解の判別式
p.49 練習10\(-\displaystyle \frac{\,1\,}{\,3\,}\lt m\lt 1\) のとき、
   異なる2つの実数解
\(m=1~,~-\displaystyle \frac{\,1\,}{\,3\,}\) のとき、重解
\(m\lt -\displaystyle \frac{\,1\,}{\,3\,}~,~1\lt m\) のとき、
   異なる2つの虚数解


解法のPoint|複素数範囲の文字係数の2次方程式
p.50 練習11\({\small (1)}~\)和 \(-3\)、積 \(-5\)


\({\small (2)}~\)和 \(\displaystyle \frac{\,7\,}{\,3\,}\)、積 \(\displaystyle \frac{\,4\,}{\,3\,}\)


\({\small (3)}~\)和 \(0\)、積 \(\displaystyle \frac{\,2\,}{\,3\,}\)


解法のPoint|2次方程式の解と係数の関係
p.51 練習12\({\small (1)}~36\)  \({\small (2)}~-11\)  \({\small (3)}~13\)


解法のPoint|解と係数の関係と対称式の値
p.51 練習13 \(m=1\)、解は \(-\displaystyle \frac{\,1\,}{\,2\,}~,~-1\)


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p.51 練習14\(m=4\)、解は \(-\displaystyle \frac{\,3\,}{\,2\,}~,~\displaystyle \frac{\,1\,}{\,2\,}\)
 または
\(m=-4\)、解は \(\displaystyle \frac{\,3\,}{\,2\,}~,~-\displaystyle \frac{\,1\,}{\,2\,}\)


■ この問題の詳しい解説はこちら!
p.52 練習15\({\small (1)}~(x+4-\sqrt{11})(x+4+\sqrt{11})\)
\({\small (2)}~2\left(x-\displaystyle \frac{\,5+\sqrt{17}\,}{\,2\,}\right)\left(x-\displaystyle \frac{\,5-\sqrt{17}\,}{\,2\,}\right)\)
\({\small (3)}~2\left(x+\displaystyle \frac{\,3-\sqrt{7}i\,}{\,4\,}\right)\left(x+\displaystyle \frac{\,3+\sqrt{7}i\,}{\,4\,}\right)\)


解法のPoint|複素数範囲での2次式の因数分解
p.53 練習16\({\small (1)}~x^2-x-12=0\)
\({\small (2)}~x^2-2x-1=0\)
\({\small (3)}~x^2+4x+5=0\)


解法のPoint|2数を解とする2次方程式
p.53 問1\(~~~1+\sqrt{2}i~,~1-\sqrt{2}i\)


解法のPoint|和と積の値と2数
p.53 練習17\({\small (1)}~\displaystyle \frac{\,1+\sqrt{3}i\,}{2}~,~\displaystyle \frac{\,1-\sqrt{3}i\,}{2}\)


\({\small (2)}~\displaystyle \frac{\,-5+\sqrt{13}\,}{2}~,~\displaystyle \frac{\,-5-\sqrt{13}\,}{2}\)


解法のPoint|和と積の値と2数
p.54 練習18\({\small (1)}~x^2-x+8=0\)
\({\small (2)}~2x^2+3x+5=0\)
\({\small (3)}~4x^2+11x+25=0\)


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p.55 練習19\({\small (1)}~-3\lt m\lt -2\)  \({\small (2)}~m\gt 6\)
\({\small (3)}~m\lt -3\)


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p.55 深める\(D\gt 0\) がないとき、
\(-2≦ m ≦ 0\) の範囲に解をもつので、
例えば、\(m=-1\) のとき、
\(\begin{eqnarray}~x^2-2x+1&=&0\\[2pt]~(x-1)^2&=&0\\[2pt]~x&=&1\end{eqnarray}\)
これより、重解をもち異なる2つの正の解をもたない

p.56 練習20\({\small (1)}~2\)  \({\small (2)}~-41\)


解法のPoint|剰余の定理と余りの値
p.56 問2[証明] \(P(x)\) を \(ax+b\) で割ったときの商を \(Q(x)\)、余りを \(R\) とすると、
 \(P(x)=(ax+b)Q(x)+R\)
ここで、\(x=-\displaystyle \frac{\,b\,}{\,a\,}\) を代入すると、\(P\left(-\displaystyle \frac{\,b\,}{\,a\,}\right)\)
\(~=(-b+b)Q\left(-\displaystyle \frac{\,b\,}{\,a\,}\right)+R\)
\(~=0+R=R\)
したがって、整式 \(P(x)\) を1次式 \(ax+b\) で割った余りは、\(P\left(-\displaystyle \frac{\,b\,}{\,a\,}\right)\) に等しい [終]


解法のPoint|剰余の定理と余りの値
p.56 練習21\({\small (1)}~-4\)  \({\small (2)}~\displaystyle \frac{\,134\,}{\,27\,}\)


解法のPoint|剰余の定理と余りの値
p.58 練習24\({\small (1)}~(x-1)(x-2)(x+3)\)
\({\small (2)}~(x+1)(2x-3)(x-3)\)
\({\small (3)}~(x-2)(x+3)(x+4)\)
\({\small (4)}~(x+2)(2x-1)(x-3)\)


解法のPoint|因数定理を用いた3次式の因数分解
p.60 練習26\({\small (1)}~x=2~,~-1\pm\sqrt{3}i\)
\({\small (2)}~x=-1~,~\displaystyle \frac{\,1\pm\sqrt{3}i\,}{2}\)


解法のPoint|3次方程式x³=a³の解
p.60 問4\({\small (1)}~\)[証明] \(1\) の3乗根は、\(x^3=1\) の解より、


\(\begin{eqnarray}\hspace{30pt}~~~x^3&=&1
\\[3pt]~~~x^3-1^3&=&0\end{eqnarray}\)


公式 \(a^3+b^3=(a+b)(a^2-ab+b^2)\) より、


\(\begin{eqnarray}~~~\{x+(-1)\}\{x^2-x\cdot(-1)+(-1)^2\}&=&0
\\[3pt]~~~(x-1)(x^2+x+1)&=&0\end{eqnarray}\)


よって、\(x-1=0\) または \(x^2+x+1=0\)


 \(x-1=0\) より \(x=1\)


\(x^2+x+1=0\) の解は解の公式より、


\(\begin{eqnarray}~~~x&=&\displaystyle \frac{\,-1\pm\sqrt{1^2-4\cdot 1\cdot 1}\,}{\,2\cdot 1\,}
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,-1\pm\sqrt{1-4}\,}{\,2\,}
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,-1\pm\sqrt{-3}\,}{\,2\,}
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,-1\pm\sqrt{3}i\,}{\,2\,}\end{eqnarray}\)


ここで、\(\omega=\displaystyle \frac{\,-1+\sqrt{3}i\,}{\,2\,}\) とすると、\(\omega^2\) は、


\(\begin{eqnarray}~~~\omega^2&=&\left(\,\displaystyle \frac{\,-1+\sqrt{3}i\,}{\,2\,}\,\right)^2
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,(-1+\sqrt{3}i)^2\,}{\,4\,}
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,1-2\sqrt{3}i+3i^2\,}{\,4\,}
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,1-2\sqrt{3}i-3\,}{\,4\,}
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,-2-2\sqrt{3}i\,}{\,4\,}
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,-1-\sqrt{3}i\,}{\,2\,}\end{eqnarray}\)


また、\(\omega=\displaystyle \frac{\,-1-\sqrt{3}i\,}{\,2\,}\) とすると、\(\omega^2\) は、


\(\begin{eqnarray}~~~\omega^2&=&\left(\,\displaystyle \frac{\,-1-\sqrt{3}i\,}{\,2\,}\,\right)^2
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,(-1-\sqrt{3}i)^2\,}{\,4\,}
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,1+2\sqrt{3}i+3i^2\,}{\,4\,}
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,1+2\sqrt{3}i-3\,}{\,4\,}
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,-2+2\sqrt{3}i\,}{\,4\,}
\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,-1+\sqrt{3}i\,}{\,2\,}\end{eqnarray}\)


よって、虚数解の \(1\) つを \(\omega\) とすると、\(\omega^2\) がもう \(1\) つの虚数解となる


したがって、\(1\) の3乗根は \(1~,~\omega~,~\omega^2\) となる [終]


\({\small (2)}~\)[証明] \(\omega\) は \(x^2+x+1=0\) の解より、


\(x=\omega\) と代入すると


 \(\omega^2+\omega+1=0\) [終]


\({\small (3)}~\)[証明]
\(\omega^3=1\) より、
 \(\omega^4=\omega^3\cdot\omega=1\cdot\omega=\omega\)
これより、
 \(\omega^4+\omega^2+1=\omega+\omega^2+1\)
(2) より、
 \(\omega+\omega^2+1=0\)
したがって、
 \(\omega^4+\omega^2+1=0\) [終]


解法のPoint|1の3乗根とオメガω
p.61 練習27\({\small (1)}~x=\pm\sqrt{5}~,~\pm\sqrt{2}i\)
\({\small (2)}~x=\pm1~,~\pm i\)


解法のPoint|x²=tと置き換える4次方程式
p.61 練習28\({\small (1)}~x=1~,~\displaystyle \frac{\,-1\pm\sqrt{13}\,}{2}\)
\({\small (2)}~x=-2~,~\displaystyle \frac{\,2\pm\sqrt{2}\,}{2}\)
\({\small (3)}~x=-2~,~3\)
\({\small (4)}~x=-1~,~-1\pm i\)


解法のPoint|因数定理を用いた3次方程式の解
p.62 練習29\({\small (1)}~x=-1~,~2~,~\pm i\)
\({\small (2)}~x=\pm1~,~-1\pm\sqrt{2}i\)
\({\small (3)}~x=1~,~-3\)


解法のPoint|因数定理を用いた4次方程式の解
p.63 練習30\(~~~a=-7~,~b=-8\) 他の解 \(4\)


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p.63 深める\(x^3+4x^2+ax+b\) を
\((x+3)(x-1)=x^2+2x-3\) で割ったとき、
 商 \(x+2\)、余り \((a-1)x+b+6\)
となる
余りが \(0\) となるので、
 \(a-1=0\) かつ \(b+6=0\)
したがって、
 \(a=1~,~b=-6\)

p.64 練習31\(~~~a=1~,~b=10\) 他の解 \(-2~,~1+2i\)


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p.65 研究 練習1[証明] \(a~,~b~,~c~,~d\) を実数として、\(\alpha=a+bi~,~\beta=c+di\) とすると、\(~\alpha+\beta=(a+c)+(b+d)i\)
よって、\(\begin{split}&\overline {\alpha+\beta}\\[2pt]=~&(a+c)-(b+d)i\\[2pt]=~&(a-bi)+(c-di)\\[2pt]=~&\overline {\alpha}+\overline {\beta}\end{split}\)
[終]
 
[証明] \(a~,~b~,~c~,~d\) を実数として、\(\alpha=a+bi~,~\beta=c+di\) とすると、\(\begin{split}&\overline {\alpha\beta}\\[2pt]=~&\overline {(a+bi)(c+di)}\\[2pt]=~&(ac-bd)-(ad-bc)i\end{split}\)
また、\(\begin{split}&\overline {\alpha}\overline {\beta}\\[2pt]=~&(a-bi)(c-di)\\[2pt]=~&(ac-bd)-(ad-bc)i\end{split}\)
したがって、\(~~~\overline {\alpha\beta}=\overline {\alpha}\overline {\beta}\)
[終]

p.65 研究 練習2\(x^3-3x^2+ax+b\) を \(x^2-2x+10\) で割ったとき、
 商 \(x-1\)、余り \((a-12)x+b+10\)
となる
余りが \(0\) となるので、
 \(a-12=0\) かつ \(b+10=0\)
したがって、
 \(a=12~,~b=-10\)

p.66 発展 練習1\({\small (1)}~9\)  \({\small (2)}~-6\)


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問題

p.67 問題 1\({\small (1)}~\) \(-9\sqrt{3}+\sqrt{30}\,i\)


解法のPoint|複素数の加法・減法


\({\small (2)}~\) \(-2+2i\)


解法のPoint|複素数の乗法


\({\small (3)}~\) \(-i\)


解法のPoint|複素数の除法


\({\small (4)}~\) \(\displaystyle\frac{\,6\,}{\,5\,}\)


解法のPoint|負の数の平方根の計算
p.67 問題 2\({\small (1)}~\) \(x=3~,~y=2\)
\({\small (2)}~\) \(x=2~,~y=-1\)


解法のPoint|複素数の相等
p.67 問題 3\({\small (1)}~\) \(x=\displaystyle\frac{\,\sqrt{2}\pm\sqrt{2}\,i\,}{\,2\,}\)


\({\small (2)}~\) \(x=\displaystyle\frac{\,1\pm\sqrt{2}\,i\,}{\,2\,}\)


解法のPoint|複素数範囲の2次方程式の解
p.67 問題 4 \(m\lt-\sqrt{6}~,~\sqrt{6}\lt m\)


解法のPoint|複素数範囲の文字係数の2次方程式
p.67 問題 5\({\small (1)}~\) \(29\)  \({\small (2)}~\) \(-\displaystyle\frac{\,100\,}{\,3\,}\)  \({\small (3)}~\) \(13\)


解法のPoint|解と係数の関係と対称式の値
p.67 問題 6 \(a=-1~,~b=3\)


解法のPoint|因数定理と文字係数
p.67 問題 7\({\small (1)}~\) \(x=\pm2i~,~\pm\sqrt{3}\,i\)


解法のPoint|x²=tと置き換える4次方程式


\({\small (2)}~\) \(x=-1~,~-2~,~\displaystyle\frac{\,3\,}{\,2\,}\)


解法のPoint|因数定理を用いた3次方程式の解

 



演習問題

p.68 演習問題A 1 \(z=2+i~,~-2-i\)


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p.68 演習問題A 2 \(a=-2~,~b=5\)、他の解 \(1-2i\)


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p.68 演習問題A 3 \(m\lt-\displaystyle\frac{\,1\,}{\,3\,}~,~0\lt m\lt1~,~2\lt m\)


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p.68 演習問題A 4 \(a=-3~,~b=-1\)


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p.68 演習問題A 5\({\small (1)}~\) \(x=1~,~-2\pm\sqrt{2}\,i\)


\({\small (2)}~\) \(x=\displaystyle\frac{\,1\,}{\,2\,}~,~1\pm\sqrt{2}\)


解法のPoint|因数定理を用いた3次方程式の解


\({\small (3)}~\) \(x=1~,~2~,~-2~,~-3\)


解法のPoint|x²=tと置き換える4次方程式
p.68 演習問題B 6 \(9x-17\)


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p.68 演習問題B 7\({\small (1)}~\)[証明] \( x=1+\sqrt{2}\,i \) より、


\(\begin{eqnarray}~~~x&=&1+\sqrt{2}\,i
\\[3pt]~~~\hspace{40pt}x-1&=&\sqrt{2}\,i\end{eqnarray}\)


両辺を2乗すると、


\(\begin{eqnarray}~~~(x-1)^2&=&(\sqrt{2}\,i)^2
\\[3pt]~~~x^2-2x+1&=&2i^2
\\[3pt]~~~x^2-2x+1&=&2\cdot(-1)\hspace{15pt}(\,∵~i^2=-1\,)
\\[3pt]~~~x^2-2x+1+2&=&0
\\[3pt]~x^2-2x+3&=&0\end{eqnarray}\)

[終]


\({\small (2)}~\) \(-27+2\sqrt{2}\,i\)


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p.68 演習問題B 8 \(a=-1~,~b=-3\)、他の解 \(3\)


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