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臨床工学技士国家試験

検索元問題
第21回 午後 第23問
20件の類似問題
(1+j)・(1-j) と等しいのはどれか。ただし、j は虚数単位である。...
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22
臨床工学技士国家試験 - 第16回 午後
類似度 86.4%
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
(1-j)/(1+j)と等しいのはどれか。ただし、jは虚数単位である。
1
-j
2
j
3
1-j
4
-1
5
1
62
臨床工学技士国家試験 - 第33回 午後
正答率:42% 類似度 86.2% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
$(1-j)^4$ と等しいのはどれか。ただし、$j$ は虚数単位である。
1
-4
2
-2
3
0
4
2
5
4

解説

虚数単位の基本関係 $j^2=-1$ を用いて計算する。まず $(1-j)^2=1-2j+j^2=1-2j-1=-2j$。これをもう一度二乗して $(1-j)^4=(-2j)^2=4j^2=4(-1)=-4$ となる。よって等しい値は -4。

選択肢別解説

1
正解

正しい。$(1-j)^2=-2j$、さらに二乗して $(1-j)^4=(-2j)^2=4j^2=4(-1)=-4$。

2
不正解

誤り。$(1-j)^2$ は $-2j$ であり $-2$ ではない。さらに四乗は $-4$ となる。

3
不正解

誤り。$1-j\neq 0$ なので $(1-j)^4$ も $0$ にはならない。実際に計算すると $-4$ である。

4
不正解

誤り。計算結果は負の実数であり、$2$ ではない。$(1-j)^4=-4$。

5
不正解

誤り。途中で $(-2j)^2=4j^2$ となるが、$j^2=-1$ より $4$ ではなく $-4$。

62
臨床工学技士国家試験 - 第31回 午後
重要度:低 正答率:43% 類似度 85.7% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
$(1+j)(\sqrt{3}-j)$ の絶対値はどれか。ただし、$j$ は虚数単位である。
1
2
2
$2\sqrt{2}$
3
$2\sqrt{3}$
4
$2\sqrt{3}-2$
5
8

解説

複素数の絶対値は $z=a+bj$ に対して $|z|=\sqrt{a^2+b^2}$ と定義され、積に対しては $|\alpha\beta|=|\alpha|\,|\beta|$ が成り立つ。これを用いると、$|1+j|=\sqrt{1^2+1^2}=\sqrt{2}$、$|\sqrt{3}-j|=\sqrt{(\sqrt{3})^2+(-1)^2}=\sqrt{3+1}=2$ である。したがって $|(1+j)(\sqrt{3}-j)|=|1+j|\,|\sqrt{3}-j|=\sqrt{2}\cdot 2=2\sqrt{2}$ となる。直接展開して $(1+j)(\sqrt{3}-j)=(\sqrt{3}+1)+j(\sqrt{3}-1)$ としても、絶対値は $\sqrt{(\sqrt{3}+1)^2+(\sqrt{3}-1)^2}=\sqrt{8}=2\sqrt{2}$ と確認できる。

選択肢別解説

1
不正解

誤り。求める絶対値は $2\sqrt{2}\approx 2.828$ であり、$2$ とは一致しない。

2
正解

正しい。$|\alpha\beta|=|\alpha|\,|\beta|$ より $|1+j|=\sqrt{2}$、$|\sqrt{3}-j|=2$、したがって $|(1+j)(\sqrt{3}-j)|=\sqrt{2}\cdot 2=2\sqrt{2}$。

3
不正解

誤り。$2\sqrt{3}\approx 3.464$ で、正しい結果 $2\sqrt{2}\approx 2.828$ とは一致しない。

4
不正解

誤り。$2\sqrt{3}-2\approx 1.464$ で、正しい結果の $2\sqrt{2}\approx 2.828$ と一致しない。

5
不正解

誤り。絶対値の計算結果は $2\sqrt{2}$ であり、$8$ ではない。

7
臨床工学技士国家試験 - 第18回 午後
類似度 85.0%
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
( 1-j )/( 1+j )と等しいのはどれか。ただし、j は虚数単位である。
1
-j
2
j
3
1-j
4
-1
5
1
24
臨床工学技士国家試験 - 第13回 午後
正答率:39% 類似度 84.8%
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
$\frac{1}{1+j}+\frac{1}{1-j}$の値はどれか。ただし、jを虚数単位($\sqrt{-1}$)とする。
1
j
2
-j
3
$\frac{1}{2}$
4
1
5
-1
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11
臨床工学技士国家試験 - 第19回 午後
類似度 83.2%
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
1/jに等しいのはどれか。ただし、jは虚数単位である。
1
$ j$
2
$-j^2$
3
$j^3$
4
$-j^4$
5
$j^5$
22
臨床工学技士国家試験 - 第14回 午後
正答率:57% 類似度 79.8%
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
$\frac{1}{1-j}$の絶対値はどれか。
1
$-\frac{1}{\sqrt2}$
2
0
3
$\frac{1}{\sqrt2}$
4
1
5
$\sqrt2$
22
臨床工学技士国家試験 - 第15回 午後
正答率:71% 類似度 77.9%
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
複素数Z=1-jについて正しいのはどれか。ただし、jを虚数単位とする。
1
絶対値は$\frac{1}{\sqrt2}$である。
2
偏角は$-\frac{\pi}{4}$である。
3
3.$ \frac{1}{Z}$は$-\frac{1}{2(1+j)}$である。
4
虚数部は1である。
5
2乗すると実数になる。
22
臨床工学技士国家試験 - 第17回 午後
類似度 77.7%
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
偏角がπ/4 radとなるのはどれか。 ただし、jは虚数単位である。
1
1+j
2
1+2j
3
2+√3j
4
1-j
5
1-2j
11
臨床工学技士国家試験 - 第20回 午後
類似度 77.5% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
複素数の偏角が $\frac{\pi}{4}$ rad となるのはどれか。ただし、j は虚数単位である。
1
1 + j
2
1 + 2 j
3
$2 + \sqrt{3} j$
4
1 - j
5
1 - 2 j

解説

複素数 z = x + yj の偏角は、複素平面で実軸正方向と点 (x, y) を結ぶ線分のなす角で、x > 0 のときは $\tan\theta = y/x$ で求められる。$\pi/4$ では $\tan(\pi/4)=1$ なので、実部と虚部が等しく正の組 (x=y>0) を満たす必要がある。選択肢では $1+j$ が x=1, y=1 でこの条件を満たす。他の選択肢は y/x が 1 でないか、符号が異なって第IV象限となるため該当しない。

選択肢別解説

1
正解

$1+j$ は実部 x=1、虚部 y=1。$\tan\theta = y/x = 1$ より $\theta = \pi/4$(第I象限)。よって該当。

2
不正解

$1+2j$ は x=1、y=2。$\tan\theta = 2$ であり $\pi/4$($\tan=1$)ではない。よって該当しない。

3
不正解

$2+\sqrt{3}\,j$ は x=2、y=\sqrt{3}。$\tan\theta = (\sqrt{3})/2 \neq 1$ なので $\pi/4$ ではない。

4
不正解

$1-j$ は x=1、y=-1。$\tan\theta = -1$、第IV象限で主値は $-\pi/4$。$\pi/4$ ではない。

5
不正解

$1-2j$ は x=1、y=-2。$\tan\theta = -2$、第IV象限で $\pi/4$ ではない。

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59
臨床工学技士国家試験 - 第22回 午後
類似度 76.6% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
j (1-j) の偏角 (rad) はどれか。ただし j は虚数単位である。
1
$\pi$
2
$\frac{\pi}{2}$
3
$\frac{\pi}{4}$
4
$0$
5
$-\frac{\pi}{4}$

解説

虚数単位を $j$($j^2=-1$)として、与えられた複素数を整理すると $Z=j(1-j)=j-j^2=j-(-1)=1+j$ となる。$1+j$ は複素平面の第1象限(実部1、虚部1)に位置し、偏角は実軸正方向からの角度である。したがって $\tan\theta=\frac{1}{1}=1$ より $\theta=\tan^{-1}(1)=\frac{\pi}{4}$ となる。別解として偏角の加法性を用いれば、$\arg\{j(1-j)\}=\arg(j)+\arg(1-j)=\frac{\pi}{2}+\left(-\frac{\pi}{4}\right)=\frac{\pi}{4}$ となり、いずれの方法でも偏角は $\frac{\pi}{4}$ である。

選択肢別解説

1
不正解

誤り。$\pi$ は実軸負方向(第2・第3象限境界)の角度であり、$Z=1+j$ は第1象限に位置するため該当しない。

2
不正解

誤り。$\frac{\pi}{2}$ は純虚軸正方向(実部0)の角度であるが、$Z=1+j$ は実部も虚部も1であり、偏角は $\frac{\pi}{4}$ である。

3
正解

正しい。$Z=j(1-j)=1+j$ で、$\tan\theta=\frac{1}{1}=1$ より $\theta=\tan^{-1}(1)=\frac{\pi}{4}$。偏角の加法性でも $\arg(j)+\arg(1-j)=\frac{\pi}{2}+\left(-\frac{\pi}{4}\right)=\frac{\pi}{4}$。

4
不正解

誤り。$0$ は実軸正方向(虚部0)の角度だが、$Z=1+j$ は虚部が1で実軸上にはない。

5
不正解

誤り。$-\frac{\pi}{4}$ は第4象限の角度であり、$Z=1+j$ は第1象限に位置するため一致しない。

62
臨床工学技士国家試験 - 第25回 午前
正答率:46% 類似度 76.6% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
$e^{j\pi}$ に等しいのはどれか。
1
-1
2
0
3
1
4
$-j$
5
$j$

解説

オイラーの公式 $e^{i\theta}=\cos\theta+i\sin\theta$ を用いる。$\theta=\pi$ を代入すると、$\cos\pi=-1$、$\sin\pi=0$ より $e^{i\pi}=-1$ となる。電気・電子分野では虚数単位に $j$ を用いることが多いが、いずれにせよ $e^{i\pi}$(あるいは $e^{j\pi}$)の値は実数の $-1$ であり、虚数成分は生じない(参考として有名な恒等式 $e^{i\pi}+1=0$ が成り立つ)。

選択肢別解説

1
正解

正しい。オイラーの公式より $e^{i\pi}=-1$。なお、選択肢表記が"?1"となっており数値として不適切だが、正しい値は $-1$ である。

2
不正解

誤り。$e^{i\pi}=-1$ であり $0$ にはならない。$\cos\pi=-1$、$\sin\pi=0$ より虚数成分も 0 で、値は実数 $-1$。

3
不正解

誤り。$e^{i\pi}=-1$ であり $1$ ではない。単位円上で角 $\pi$ は実軸の $-1$ に対応する。

4
不正解

誤り。$-j$(あるいは $-i$)ではない。$e^{i\pi}$ は実数 $-1$ で虚数成分は 0。表記"-J"も一般的な虚数単位の表記(小文字 $j$ または $i$)と異なる。

5
不正解

誤り。$j$(あるいは $i$)ではない。$e^{i\pi}$ は実数 $-1$ であり虚数成分は生じない。表記"J"も虚数単位の慣用表記(小文字)と一致しない。

50
臨床工学技士国家試験 - 第34回 午後
重要度:低 正答率:69% 類似度 76.5% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
複素数の偏角が $-\frac{\pi}{4}$ rad となるのはどれか。ただし、$j$ は虚数単位である。
34-PM-50
1
1 + j
2
1 - j
3
1 + 2j
4
1 - 2j
5
炎症による局所熱感はうっ血による。

解説

複素数 $z=a+bj$ の偏角 $\theta$ は複素平面で実軸とのなす角で、$\theta=\mathrm{atan2}(b,a)$ で与えられる。求める偏角は $-\frac{\pi}{4}$ rad(-45°)なので、第4象限に位置し $a>0,\ b<0$ かつ $\frac{|b|}{a}=\tan\!\left(\frac{\pi}{4}\right)=1$ が必要、すなわち $|b|=a$ を満たす。選択肢のうち実部と虚部の絶対値が等しく虚部が負なのは $1-j$ だけであり、これが偏角 $-\frac{\pi}{4}$ を与える。

選択肢別解説

1
不正解

$1+j$ は実部 $a=1$、虚部 $b=1$。第1象限で $\theta=\tan^{-1}\!(1)=\frac{\pi}{4}$ rad。求める $-\frac{\pi}{4}$ ではない。

2
正解

$1-j$ は実部 $a=1$、虚部 $b=-1$。第4象限で $\theta=-\tan^{-1}\!(1)=-\frac{\pi}{4}$ rad となり条件を満たす。

3
不正解

$1+2j$ は第1象限で $\theta=\tan^{-1}\!(2)$(約 1.107 rad, 63.4°)。負角ではなく $-\frac{\pi}{4}$ には一致しない。

4
不正解

$1-2j$ は第4象限で $\theta=-\tan^{-1}\!(2)$(約 -1.107 rad, -63.4°)。大きさが $\frac{\pi}{4}$ ではないため不適。

5
不正解

$2+\sqrt{3}\,j$ は第1象限で $\theta=\tan^{-1}\!\left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right)$(約 0.955 rad, 54.7°)。負角ではなく条件不適。

63
臨床工学技士国家試験 - 第26回 午後
正答率:44% 類似度 76.4% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
$\frac{1}{\sqrt{3}-j}$ の絶対値はどれか。
1
$\frac{1}{5}$
2
$\frac{1}{4}$
3
$\frac{1}{3}$
4
$\frac{1}{2}$
5
1

解説

複素数の絶対値は $z=a+jb$ に対して $|z|=\sqrt{a^2+b^2}$ で定義される。積の絶対値は $|ab|=|a||b|$ であり、したがって逆数について $\left|\frac{1}{z}\right|=\frac{1}{|z|}$ が成り立つ。与えられた $\frac{1}{\sqrt{3}-j}$ では分母の絶対値が $|\sqrt{3}-j|=\sqrt{(\sqrt{3})^2+(-1)^2}=\sqrt{3+1}=2$ となるため、全体の絶対値は $\frac{1}{2}$ である。

選択肢別解説

1
不正解

不正解。$\left|\frac{1}{\sqrt{3}-j}\right|=\frac{1}{|\sqrt{3}-j|}=\frac{1}{2}$ であり、$\frac{1}{5}$ にはならない。なお有理化すると $\frac{1}{\sqrt{3}-j}=\frac{\sqrt{3}+j}{4}$ で、その絶対値は $\sqrt{(\frac{\sqrt{3}}{4})^2+(\frac{1}{4})^2}=\frac{1}{2}$ と一致する。

2
不正解

不正解。分母の絶対値は $|\sqrt{3}-j|=2$ なので、全体は $\frac{1}{2}$ である。$\frac{1}{4}$ にはならない。

3
不正解

不正解。$|\sqrt{3}-j|=2$ より $\left|\frac{1}{\sqrt{3}-j}\right|=\frac{1}{2}$。$\frac{1}{3}$ ではない。

4
正解

正解。$|\sqrt{3}-j|=\sqrt{3+1}=2$ であり、$\left|\frac{1}{\sqrt{3}-j}\right|=\frac{1}{2}$ となる。

5
不正解

不正解。$|\sqrt{3}-j|=2$ なので、逆数の絶対値は $1$ ではなく $\frac{1}{2}$ である。

63
臨床工学技士国家試験 - 第30回 午後
重要度:低 正答率:39% 類似度 76.1% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
絶対値が最も小さいのはどれか。ただし、jは虚数単位である。
1
$\frac{1}{j}$
2
$\frac{1}{1+j}$
3
$\frac{1}{2-j}$
4
$\frac{1-j}{2+j}$
5
$\frac{1-j}{1+j}$

解説

複素数 z=a+bj の絶対値は $|z|=\sqrt{a^2+b^2}$ で、積や商に対して $\left|\frac{z_1}{z_2}\right|=\frac{|z_1|}{|z_2|}$、特に $\left|\frac{1}{z}\right|=\frac{1}{|z|}$ が成り立つ。各選択肢をこの性質で評価すると、(1) $|1/j|=1$、(2) $\left|\frac{1}{1+j}\right|=\frac{1}{\sqrt{2}}\approx0.707$、(3) $\left|\frac{1}{2-j}\right|=\frac{1}{\sqrt{5}}=\frac{\sqrt{5}}{5}\approx0.447$、(4) $\left|\frac{1-j}{2+j}\right|=\frac{|1-j|}{|2+j|}=\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{5}}\approx0.632$、(5) $\left|\frac{1-j}{1+j}\right|=\frac{|1-j|}{|1+j|}=1$。よって最も小さいのは選択肢3。

選択肢別解説

1
不正解

$\frac{1}{j}=\frac{1}{j}\cdot\frac{j}{j}=\frac{j}{j^2}=\frac{j}{-1}=-j$ となり、$|-j|=1$。他に 1 未満の値があるため最小ではない。

2
不正解

$\left|\frac{1}{1+j}\right|=\frac{1}{|1+j|}=\frac{1}{\sqrt{1^2+1^2}}=\frac{1}{\sqrt{2}}\approx0.707$。選択肢3の約0.447より大きい。

3
正解

$\left|\frac{1}{2-j}\right|=\frac{1}{|2-j|}=\frac{1}{\sqrt{2^2+(-1)^2}}=\frac{1}{\sqrt{5}}=\frac{\sqrt{5}}{5}\approx0.447$。5つの中で最小。

4
不正解

$\left|\frac{1-j}{2+j}\right|=\frac{|1-j|}{|2+j|}=\frac{\sqrt{1^2+(-1)^2}}{\sqrt{2^2+1^2}}=\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{5}}\approx0.632$。選択肢3より大きい。

5
不正解

$\left|\frac{1-j}{1+j}\right|=\frac{|1-j|}{|1+j|}=\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=1$。最小ではない。

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62
臨床工学技士国家試験 - 第32回 午後
重要度:低 正答率:62% 類似度 75.9% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
$Z(\sqrt{3}+j)$ の偏角が $\frac{\pi}{2}$ となる $Z$ はどれか。ただし、$j$ は虚数単位である。
1
1
2
$j$
3
$1+j$
4
$1+j\sqrt{3}$
5
$\sqrt{3}+j$

解説

複素数の積の偏角は和になる性質を用いる。すなわち $\arg\{Z(\sqrt{3}+j)\}=\arg Z+\arg(\sqrt{3}+j)$(主値、$2\pi$ の剰余を除く)。$\sqrt{3}+j$ は実部が $\sqrt{3}$、虚部が $1$ なので $\tan\theta=1/\sqrt{3}$ から $\arg(\sqrt{3}+j)=\pi/6$。よって積の偏角を $\pi/2$ とするには $\arg Z=\pi/2-\pi/6=\pi/3$ である必要がある。偏角が $\pi/3$ の複素数は $b/a=\tan(\pi/3)=\sqrt{3}$ を満たすので、選択肢中では $Z=1+j\sqrt{3}$ が該当する。

選択肢別解説

1
不正解

Z=1 の偏角は 0($\arg 1=0$)。したがって $\arg\{Z(\sqrt{3}+j)\}=0+\pi/6=\pi/6$ で、$\pi/2$ にはならない。

2
不正解

Z=j の偏角は $\pi/2$。よって積の偏角は $\pi/2+\pi/6=2\pi/3$ で、$\pi/2$ ではない。

3
不正解

Z=1+j の偏角は $\pi/4$。したがって積の偏角は $\pi/4+\pi/6=5\pi/12$ となり、$\pi/2$ ではない。

4
正解

Z=1+j\sqrt{3}$ は $b/a=\sqrt{3}/1=\sqrt{3}$ で偏角が $\pi/3$。よって $\arg\{Z(\sqrt{3}+j)\}=\pi/3+\pi/6=\pi/2$ となり条件を満たす。

5
不正解

Z=\sqrt{3}+j の偏角は $\pi/6$。したがって積の偏角は $\pi/6+\pi/6=\pi/3$ で、$\pi/2$ ではない。

62
臨床工学技士国家試験 - 第23回 午後
類似度 75.6% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
$\frac{1}{1-j\sqrt{2}}$ の絶対値に最も近いのはどれか。ただし、$j$ は虚数単位である。
1
0.2
2
0.6
3
1.0
4
1.6
5
2.0

解説

複素数 $z=\frac{1}{1-j\sqrt{2}}$ の絶対値は、性質 $\left|\frac{1}{w}\right|=\frac{1}{|w|}$ を用いると $|z|=\frac{1}{|1-j\sqrt{2}|}$ で求められる。分母の絶対値は $|1-j\sqrt{2}|=\sqrt{1^2+(\sqrt{2})^2}=\sqrt{3}$ だから、$|z|=\frac{1}{\sqrt{3}}\approx 0.577$。選択肢の中では 0.6 が最も近い。なお、有理化で確認するなら $\frac{1}{1-j\sqrt{2}}=\frac{1+j\sqrt{2}}{(1)^2+(\sqrt{2})^2}=\frac{1+j\sqrt{2}}{3}$ なので、$\left|\frac{1+j\sqrt{2}}{3}\right|=\frac{\sqrt{1^2+(\sqrt{2})^2}}{3}=\frac{\sqrt{3}}{3}=\frac{1}{\sqrt{3}}$ と一致する。

選択肢別解説

1
不正解

不正解。計算により $\left|\frac{1}{1-j\sqrt{2}}\right|=\frac{1}{\sqrt{3}}\approx 0.577$。0.2 との差は約 0.377 で大きく、最も近い値ではない。

2
正解

正解。$\left|\frac{1}{1-j\sqrt{2}}\right|=\frac{1}{\sqrt{3}}\approx 0.577$ に最も近いのは 0.6(差約 0.023)である。

3
不正解

不正解。真の値は約 0.577 であり、1.0 は過大(差約 0.423)。最も近い値ではない。

4
不正解

不正解。真の値は約 0.577 で、1.6 は大きく離れている(差約 1.023)。

5
不正解

不正解。真の値は約 0.577 で、2.0 は大きく離れている(差約 1.423)。

63
臨床工学技士国家試験 - 第29回 午前
重要度:低 正答率:20% 類似度 75.5% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
$\frac{-\sqrt{3}+j}{1+j\sqrt{3}}$ の偏角はどれか。ただし、$j$ は虚数単位である。
1
$-\frac{\pi}{2}$
2
$-\frac{\pi}{6}$
3
0
4
$\frac{\pi}{6}$
5
$\frac{\pi}{2}$

解説

与えられた複素数 $z=\frac{-\sqrt{3}+j}{1+j\sqrt{3}}$ を分母の共役で有理化する。すなわち $(1-j\sqrt{3})$ を分子分母に掛けると、分子は $(-\sqrt{3}+j)(1-j\sqrt{3})=-\sqrt{3}+3j+j+\sqrt{3}=4j$、分母は $(1+j\sqrt{3})(1-j\sqrt{3})=1-(j\sqrt{3})^2=1-(-3)=4$ となる。よって $z=\frac{4j}{4}=j$。複素数平面で $j$ は点 $(0,1)$ に対応し、偏角は実軸正方向から反時計回りに $\frac{\pi}{2}$ である。したがって正答は $\frac{\pi}{2}$。

選択肢別解説

1
不正解

$-\frac{\pi}{2}$ は虚軸負方向($-j$)の偏角である。本問の値は有理化により $z=j$ となるため該当しない。

2
不正解

$-\frac{\pi}{6}$ は第4象限の小さい負の偏角であり、$z=j$(虚軸正方向)の偏角とは一致しない。

3
不正解

偏角が 0 となるのは正の実数(実軸正方向)の場合である。$z=j$ は実部0・虚部正であり偏角は $\frac{\pi}{2}$。

4
不正解

$\frac{\pi}{6}$ は第1象限で 30° の偏角に相当するが、計算で $z=j$(偏角 $\frac{\pi}{2}$)となるため不適。

5
正解

有理化により $z=j$ と求まる。$j$ は複素数平面上の点 $(0,1)$ で偏角は $\frac{\pi}{2}$ となるため正しい。

63
臨床工学技士国家試験 - 第37回 午前
類似度 73.8% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
$\frac{-\sqrt{3}-j}{2j}$ の偏角はどれか。ただし、$j$は虚数単位である。
1
$-\pi$
2
$-\frac{2}{3}\pi$
3
$-\frac{1}{3}\pi$
4
$\frac{1}{3}\pi$
5
$\frac{2}{3}\pi$

解説

与式 $Z=\frac{-\sqrt{3}-j}{2j}$ を $a+jb$ 形に直す。分母を実数化するため分子分母に $j$ を掛けると、$Z=\frac{(-\sqrt{3}-j)j}{2j^2}=\frac{-\sqrt{3}j-j^2}{-2}=\frac{-\sqrt{3}j+1}{-2}=-\frac{1}{2}+j\frac{\sqrt{3}}{2}$ となる。よって実部 $a=-\tfrac{1}{2}$、虚部 $b=\tfrac{\sqrt{3}}{2}$。この点は第II象限($\cos\theta<0,\ \sin\theta>0$)にあり、$\cos\theta=-\tfrac{1}{2}$、$\sin\theta=\tfrac{\sqrt{3}}{2}$ を満たす角は $\theta=\tfrac{2}{3}\pi$(120°)である。したがって偏角は $\tfrac{2}{3}\pi$。

選択肢別解説

1
不正解

$-\pi$ は実数負軸方向(第III・IV境界)で、$a=-1,\ b=0$ に対応する角である。本問の $a=-\tfrac{1}{2},\ b=\tfrac{\sqrt{3}}{2}$(第II象限)とは一致しないため不適。

2
不正解

$-\tfrac{2}{3}\pi$ は $-120^\circ$(時計回り)で第III象限に相当し、虚部が負となる。本問は $b=\tfrac{\sqrt{3}}{2}>0$ で第II象限なので不適。

3
不正解

$-\tfrac{1}{3}\pi$ は $-60^\circ$(第IV象限)で実部正・虚部負となる。本問は実部負・虚部正(第II象限)なので不適。

4
不正解

$\tfrac{1}{3}\pi$ は $60^\circ$(第I象限)で実部・虚部とも正となる。本問は $a=-\tfrac{1}{2}<0,\ b=\tfrac{\sqrt{3}}{2}>0$(第II象限)なので不適。

5
正解

$\tfrac{2}{3}\pi$ は $120^\circ$(第II象限)。与式を $-\tfrac{1}{2}+j\tfrac{\sqrt{3}}{2}$ に整理でき、$\cos\theta=-\tfrac{1}{2}$、$\sin\theta=\tfrac{\sqrt{3}}{2}$ を満たす角は $\theta=\tfrac{2}{3}\pi$ であるため適切。

52
臨床工学技士国家試験 - 第28回 午前
正答率:30% 類似度 73.3% 解説あり
科目:
中分類: 電気工学
小分類: 電気回路
$a+jb$ の偏角が $\frac{\pi}{6}$ rad となる $a, b$ の組合せはどれか。ただし、$j$ は虚数単位である。
1
$a=1, b=1$
2
$a=\sqrt{2}, b=1$
3
$a=\sqrt{3}, b=1$
4
$a=2, b=\sqrt{2}$
5
$a=2, b=\sqrt{3}$

解説

複素数 z=a+jb の偏角 $\theta$ は第1象限であれば $\theta=\tan^{-1}(b/a)$ で与えられる。問題条件は $\theta=\pi/6$ なので、必要十分条件は $\frac{b}{a}=\tan(\pi/6)=\frac{1}{\sqrt{3}}$ である。これを満たす代表的な具体例は $a=\sqrt{3},\ b=1$(あるいはこれと同じ比を保つ任意の正の実数倍)である。提示された選択肢のうち、2と3の表記「a=√b=1」は数式として不成立であり誤記が強く疑われる。誤記を補正して解釈すると、意図された正解は $a=\sqrt{3},\ b=1$(b/a=1/\sqrt{3})と考えられる。

選択肢別解説

1
不正解

a=b=1 のとき $\frac{b}{a}=1$ なので $\theta=\tan^{-1}(1)=\frac{\pi}{4}$ であり、$\pi/6$ ではない。

2
不正解

原文「a=√b=1」は数式として不成立であり誤記が疑われる。仮に字義通り a=b=1 と解すれば $\theta=\pi/4$ で不適。よくある候補である $a=\sqrt{2},\ b=1$ と補正しても $\frac{b}{a}=\frac{1}{\sqrt{2}}$ で $\pi/6$ にはならない。いずれの解釈でも条件を満たさないため誤り。

3
正解

原文「a=√b=1」は数式として不成立だが、$\theta=\pi/6$ を与えるには $\frac{b}{a}=\frac{1}{\sqrt{3}}$ を満たす必要があり、その最も単純な整数平方根の組が $a=\sqrt{3},\ b=1$ である。したがって本肢は誤記を $a=\sqrt{3},\ b=1$ と補正すれば条件を満たす($\tan^{-1}(1/\sqrt{3})=\pi/6$)。

4
不正解

a=b=$\sqrt{2}$ なら $\frac{b}{a}=1$ より偏角は $\pi/4$。$\pi/6$ ではないため誤り。

5
不正解

a=b=$\sqrt{3}$ なら $\frac{b}{a}=1$ より偏角は $\pi/4$。$\pi/6$ ではないため誤り。

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