合格者が解いた問題――千葉大学前期入試


今年度の大学入試で難関大学受験LIBERAからの合格者が解いた問題をご紹介します。
皆さんも是非考えてみてください。

今回は2020年2月25日に実施された千葉大学前期入試の大問8。

複素数平面上で複素数$\rm{0, \sqrt3, \sqrt3+}\textit{i}$を表す点をそれぞれ$\rm{A_1}, \rm{B_0}, \rm{B}_1$とする。正の整数$n$に対して,点$\rm{A}_{\textit{n}\rm{+1}}$は線分$\rm{A}_\textit{n}\rm{B}_\textit{n}$の中点とし,点$\rm{B}_{\textit{n}\rm{+1}}$は直線$\rm{A}_\textit{n}\rm{B}_\textit{n}$に関して点$\rm{B}_{\textit{n}\rm{-1}}$の反対側にあり,$\rm{A}_{\textit{n}\rm{+1}}\rm{B}_\textit{n}\rm{B}_{\textit{n}\rm{+1}}$が三角形$\rm{A_1}\rm{B_0B_1}$と相似になるものとする。点$\rm{A}_\textit{n}(\textit{n}\rm{=1, 2, 3, …})$が表す複素数を$z_n$とする。

(1)複素数$z_\rm{3}$を求めよ。

(2)複素数$z_\rm{6}$を求めよ。

(3)正の整数$m$に対して, 複素数$z_{\rm{6}\textit{m}}$の実部と虚部をそれぞれ求めよ。

解答はこちら

実はこの問題の類題を直前講習でやっておりました。

類題

座標平面上に3点$\rm{A}_\rm{0}(0, \sqrt3), B(-1, 0), C(1, 0)$がある. $0 < r < 1$とする. 線分$\rm{A_0C}$上に$$\rm{A}_\rm{0}\rm{C}_\rm{1}\rm{=}\textit{r}\rm{A}_\rm{0}\rm{C}$$となるように点$\rm{C_1}$をとり, 三角形$\rm{A_0BC}$の外側に正三角形$\rm{A_1A_0C_1}$を作る.
以下, 正三角形$\rm{A}_\textit{k}\rm{A}_{\textit{k}\rm{-1}}\rm{C}_\textit{k}$が与えられたとき, 線分$\rm{A}_\textit{k}\rm{C}_\textit{k}$上に$$\rm{A}_\textit{k}\rm{C}_{\textit{k}\rm{+1}}\textit{=}\textit{r}\rm{A}_\textit{k}\rm{C}_\textit{k}$$となるような点$\rm{C}_{\textit{k}\rm{+1}}$をとり, 三角形$\rm{A}_\textit{k}\rm{A}_{\textit{k}\rm{-1}}\rm{C}_\textit{k}$の外側に正三角形$\rm{A}_{\textit{k}\rm{+1}}\rm{A}_\textit{k}\rm{C}_{\textit{k}\rm{+1}}$を作る.
点列$\{\rm{A}_\textit{n}\}$が収束する点を求めよ.

座標平面を複素数平面に対応させ,漸化式を立てたあと$\rm{A}_\textit{n}$を$n$の式で表し,$n$→$\infty$として求めます.