共役複素数をz~で表す。
(1)
z5=1より|z|=1
z=cosθ+isinθとおくと
z~=cosθ−isinθ
=cos(−θ)+isin(−θ)
=1/z
(2)
#z5=1⇔(1−z)(1+z+z2+z3+z4)=0
#なので、とりあえず計算していくと・・・
t2+t−1=(z+z~)2+(z+z~)−1
=(z+1/z)2+(z+1/z)−1
=1+z+z2+1/z2+1/z
#z5=1だから、分母をz5にして消すと・・・
=1+z+z2+z3/z5+z4/z5
=1+z+z2+z3+z4
#z≠1より1−z=0だから
=(1−z)(1+z+z2+z3+z4)/(1−z)
=(1−z5)/(1−z)
=0
(3)
(z+1)(z~+1)=|z|2+z+z~+1
=t+2
また、
(z+1)(z~+1)=(z+1)(z+1)~
=|z+1|2
であるから、
|z+1|2=t+2
(2)よりt2+t−1=0だから、
t=(−1±√5)/2
よって、
|z+1|2=(−1±√5)/2+2
=(3±√5)/2
∴|z+1|=√{(3±√5)/2}
あとは二重根号外すだけなので略 ■