0317132人目の素数さん
2018/12/07(金) 03:30:34.18ID:lA6gKp7Rアドバイスをください.
次のような問題です:
nを3以上の自然数,定数aを|a|<1をみたす実数とする.
z^n+az^(n−1)+az+1=0
この方程式の解はすべて複素平面上の円|z|=1上にあることを示せ.
以下のように考えました.
z=w^2とおく.w≠0から
w^(2n)+aw^(2n−2)+aw^2+1=0
w^n+aw^(n−2)+aw^(2−n)+w^(−n)=0
これの解がすべて複素平面上の円|z|=1上にあることを示せばいい.
f(θ)=cosnθ+acos(n−2)θ (0≦θ≦π)を考えると,
f(kπ/n)=(−1)^k+acos((n−2)π/n)
kが奇数のとき負の値をとり,偶数のとき正の値をとる.
k=1,2,…,nの,区間((k−1)π/n,kπ/n))で符号を変えるので,
各区間に1つずつf(θ)=0をみたすものをとることができる.
α_1,α_2,…,α_n (0<α_1<α_2<…<α_n<π)
とすると,w=cosα_k+isinα_kについて,
w^n+aw^(n−2)+aw^(2−n)+w^(−n)=2f(α_k)=0.
ここで,α_kとこの複素共役なものは,すべて異なっていて,全部で2n個.
w^(2n)+aw^(2n−2)+aw^2+1=0
この方程式の解すべてになっていて,
すべて複素平面上の円|z|=1上にある. □□
いかがでしょうか?