大学入学共通テスト(数学) 過去問
令和7年度(2025年度)本試験
問107 (数学Ⅱ・数学B(第7問) 問2)
問題文
以下、複素数の偏角は0以上2π未満とする。
(1)α=3+2i、β=7,γ=7+10iの場合を考える。(γ−α)/(β−α)の偏角を求めよう。
γ−α=( ア )+( イ )i
β−α=( ウ )−( エ )i
であるから
(γ−α)/(β−α)=( オ )
であり、( オ )の偏角は( カ )である。
( オ )にあてはまるものを1つ選べ。
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問題
大学入学共通テスト(数学)試験 令和7年度(2025年度)本試験 問107(数学Ⅱ・数学B(第7問) 問2) (訂正依頼・報告はこちら)
以下、複素数の偏角は0以上2π未満とする。
(1)α=3+2i、β=7,γ=7+10iの場合を考える。(γ−α)/(β−α)の偏角を求めよう。
γ−α=( ア )+( イ )i
β−α=( ウ )−( エ )i
であるから
(γ−α)/(β−α)=( オ )
であり、( オ )の偏角は( カ )である。
( オ )にあてはまるものを1つ選べ。
- i
- 1+i
- 2
- 2i
- −i
- 1−i
- −2
- −2i
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この過去問の解説 (2件)
01
式の途中で分子と分母に(2+i)を掛ける事で分母を実数だけにします。
その後、複素数の掛け算は、実数の式の展開と同じように行います。
(γ - α)/(β - α) = (4 + 8i)/(4 - 2i)
= (2+4i)/(2-i)
=2(1+2i)(2+i)/(2+i)(2-i)
=2{(2-2)+(1+4)i}/5
=(2・5i)/5=2i
よって、2i という選択肢が設問(オ)の解答になります。
γ-α と β-αの結果は設問(ア)~(エ)で計算しています。
計算の結果は純虚数(実部が0の複素数)になります。
この設問では選択肢から結果を予想するのは難しいので、i2=-1に注意し、丁寧に計算をして解答を得ましょう。
複素数同士の割り算については、
途中計算での「式の途中で分子と分母に(2+i)を掛ける事」を行っています。
これは、実数の分数で分母に特定の形で平方根がある場合の「分母の有理化」と同じ考え方です。
(例えば分母が 1 +√2の時に分子と分母に(1-√2)を掛けると分母は (1 +√2 )(1-√2)=-1 となって平方根を消去できます。)
複素数の場合は、ある複素数 a +bi に共役複素数(複素共役) a - bi を掛けると 必ず実数 a2+b2 になり、その平方根√(a2+b2) を複素数 a +bi の絶対値と呼びます。
複素数の掛け算は、虚数単位 i を x や y などと同じようにみなして実数の式の展開と同じように行います。
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02
空欄(ア)〜(エ)
γ-α、β-αの値を使って、(γ-α)/(β-α)を求めます。
(γ-α)/(β-α)=(4+8i)/(4-2i)
=2(1+2i)/(2-i)
=(2(1+2i)(2+i))/((2-i)(2+i))
=(2(2+i+4i-2))/(4+1)
=(2✕5i)/5
=2i
複素数の計算は、数式のiが含まれた扱いづらい部分に対し、虚部の符号が反対の値(共役)をかけることで実数化して簡素にすることが重要です。
今回であれば、分母の(2-i)を実数化するために、分子分母に(2+i)をかけています。
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