(97 青山学院大・法)

1辺の長さが1の正三角形ABCがある。
頂点Aは、x軸の負でない部分、頂点Bは、y軸の負でない部分 頂点Cは、第1象限にあるものとする。
このとき、頂点OとCの間の距離、OCの最大値と最小値を求めよ。
ま、つまり、青のように正三角形が動く時、赤の長さが変わるけど、それ調べよう。

  

 
複素数平面上でA,B,Cを表す複素数を、それぞれa、b、cとする。

→   
BCは、BAを60゜回転させたものだから、

   cーb=(aーb)(cos60゜+isin60゜)となり

               1   浮R
     c=b+(aーb)(−−+−−i)……………………@
               2   

 角BAO=θ (0゜≦θ≦90゜)とおくと

   cosθ=a ,isinθ=b となり @に代入して、

                        1   浮R
     c=isinθ+(cosθーisinθ)(−−+−−i)
                        2   

         1       浮R       1      浮R
      =(−−cosθ+−−sinθ)(−−sinθ+−−cosθ)
         2        2        2      

 となる。

 OC=|c|より

        cosθ+浮Rsinθ     浮Rcosθ+sinθ
     =( −−−−−−−−)(−−−−−−−−)
            2               

     =1+浮Rsinθcosθ

         浮R
     =1+−−sin2θ
          

 よって、OCは、

      θ=0゜、90゜のとき、最小値OC=浮P=1をとる。

      θ=45゜のとき、最大値

               浮R
    OC=1+−−
               2

        浮R+1
      =−−−−
          2       をとる。

ところがこの問題は、中学生でも次のように解けるのじゃ。