異なる4つの複素数α、β、γ、δを表す点をそれぞれA、B、C、Dとする。A、B、C、Dが同一円周上にあ
るための条件を求めよ。
先ず、A、B、C、Dが一直線上にあるための条件を求めると、
γ-α/β-αとδ-α/δ-αがともに実数であることである。……(1)
次に、A、B、C、Dが同一円周上にあるための条件を求める。
(2)C、Dが直線ABに関して同じ側にあるとき、A、B、C、Dが同一円周上にあるための条件は、
∠ACB=∠ADB
∠αγβ=∠αδβ
よって、argβ-γ/α-γ=argβ-δ/α-δ ……(あ)
逆に(あ)が成り立つとき、偏角の符号を考えれば、C、Dは直線ABに関して同じ側にある。
(3)C、Dが直線ABに関して異なる側にあるとき、A、B、C、Dが同一円周上にあるための条件は、
∠ACB+∠ADB=π
∠αγβ-∠αδβ=±π (←ここがどうしてなのか分かりませんでした)
よって、argβ-γ/α-γ-argβ-δ/α-δ=±π ……(い)
逆に(い)が成り立つとき、偏角の符号を考えれば、C、Dは直線ABに関して異なる側にある。
(2)、(3)より、異なる4点A、B、C、Dが一直線上にないという条件のもとで、A、B、C、Dが同一円周上にあるため
の条件は、(あ)または(い)が成り立つことである。
(あ)または(い)より、
arg(β-γ/α-γ÷β-δ/α-δ)=0または±π
このとき、β-γ/α-γ÷β-δ/α-δは実数である。
したがって、(1)、(2)、(3)より、
A、B、C、Dが同一円周上にあるための条件は、
β-γ/α-γとβ-δ/α-δがともに実数でなく、
β-γ/α-γ÷β-δ/α-δが実数となることである。
上の解答の ∠αγβ-∠αδβ=±π の部分がどうしてなのかが分かりませんでした。
分かる方がいらっしゃいましたらよろしくお願いいたします。
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