・点の軌跡                         よおすけ氏

 点(x,y)が直線 3x+4y=1 の上を動くとき、次の式で定まる点(u,v)の軌跡の長さを求めよ。

  u+vi=1/(x+yi)  ただし、i は虚数単位とし、x、y、u、v は実数である。(1965年 一橋大学)


(コメント) 題意より、u2+v2≠0 で、 x=u/(u2+v2) 、y=-v/(u2+v2) より、

      3u/(u2+v2)-4v/(u2+v2)=1 すなわち、 u2+v2-3u+4v=0

  (u-3/2)2+(v+2)2=25/4 なので、この図形は、点(3/2,-2)を中心とし半径5/2の円

  ただし、原点(0,0)は除く。

  ...円周上から1点が除かれるので、軌跡の長さは求められないと思うが、ルベーグの
    測度論的には、軌跡の長さは、2π(5/2)=5π かな?


 よおすけさんからのコメントです。(平成28年4月27日付け)

 モノグラフ 複素数(初版)の107ページの例題、聖文新社「一橋大学 数学入試問題50年」の
模範解答では、答えの周の長さが「5π」とありました。


(コメント) 偶然にも手元にモノグラフ 複素数(初版)があったので確認してみました。

 解答では、反転を用いて説明していて、結局のところ、複素数平面で、∞が0に対応し、1
点も除かれることなく、直線は円全体に写されるというものでした。

 予想はしていましたが、ルベーグの測度論を持ち出すまでもなかったですね!


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